碰撞与动量解析.pptx

《碰撞与动量解析.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碰撞与动量解析.pptx（31页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学1碰撞与动量解析碰撞与动量解析一、生活中的各种碰撞一、生活中的各种碰撞现象现象打打台台球球第1页/共31页撞车撞车第2页/共31页打打桩桩机机打打桩桩第3页/共31页钉钉钉钉子子第4页/共31页飞飞鸟鸟撞撞飞飞机机第5页/共31页打打网网球球第6页/共31页拳拳击击第7页/共31页一、碰撞的共性与个性一、碰撞的共性与个性共性共性:作用力变化作用力变化快快 有些碰撞碰后分开，有些碰撞碰后粘在一起；有些碰撞碰后分开，有些碰撞碰后粘在一起；相互作用时间短相互作用时间短作用力峰值大作用力峰值大个性个性:有些碰撞沿一条直线，有些碰不在一条直线上；有些碰撞沿一条直线，有些碰不在一条直线上；有些碰撞过

2、程可能机械能守恒，有些过程机械有些碰撞过程可能机械能守恒，有些过程机械能可能不守恒能可能不守恒正碰（对心碰撞）是高中阶段研究内容正碰（对心碰撞）是高中阶段研究内容第8页/共31页二、碰撞的分类二、碰撞的分类1、弹性碰撞：碰撞前后系统总动能不变、弹性碰撞：碰撞前后系统总动能不变2、非弹性碰撞：碰撞前后系统总动能减少、非弹性碰撞：碰撞前后系统总动能减少完全非弹性碰撞：两物体碰撞后一起以相同速度运动完全非弹性碰撞：两物体碰撞后一起以相同速度运动完全非弹性碰撞过程动能损失最大完全非弹性碰撞过程动能损失最大第9页/共31页【例例1】一个质量为一个质量为2 kg的小球的小球A以以v03 m/s的速度与一个

3、静止的速度与一个静止的、质量为的、质量为1 kg的小球的小球B正碰正碰试根据以下数据，分析碰撞性质试根据以下数据，分析碰撞性质(1)碰后碰后A、B的速度均为的速度均为2 m/s.(2)碰后碰后A的速度为的速度为1 m/s，B的速的速度为度为4 m/s.答案答案(1)非弹性碰撞非弹性碰撞(2)弹性碰撞弹性碰撞第10页/共31页在碰撞过程中，相互作用力是变化的，难以直接用牛顿运动定律来研究碰撞问题。因此，我们引入了动量这一概念来研究碰撞问题。第11页/共31页三、动量三、动量1、定义：、定义：物体的质量与速度的乘积物体的质量与速度的乘积2、表达式：、表达式：v为为瞬时速度瞬时速度，动量是，动量是状

4、态量状态量3、单位：、单位：4、动量是、动量是矢量矢量方向方向和速度的方向一致和速度的方向一致，遵循平行四边形定则，遵循平行四边形定则5、动量的变化：、动量的变化：（1）动量是矢量，只要）动量是矢量，只要大小、方向之一发生变化大小、方向之一发生变化，动量就发生变化。动量就发生变化。（2）当初末动量在一条直线上时，）当初末动量在一条直线上时，规定一个正方向规定一个正方向，将矢量运算转换为代数运算。将矢量运算转换为代数运算。第12页/共31页（3）当初末动量不在一条直线上时，运用）当初末动量不在一条直线上时，运用矢量运算矢量运算。6、动量与动能的区别与联系：、动量与动能的区别与联系：（1）动量是矢

5、量，动能是标量。）动量是矢量，动能是标量。（2）动量变化，动能一定变化吗？）动量变化，动能一定变化吗？不一定 动能变化，动量一定变化吗？动能变化，动量一定变化吗？一定（3 3）或或 P的方向和的方向和V的方向相同的方向相同第13页/共31页【例例例例2 2】下列关于下列关于下列关于下列关于动量的说法正确的是动量的说法正确的是动量的说法正确的是动量的说法正确的是 ()A A质量大的物体动量一定大质量大的物体动量一定大质量大的物体动量一定大质量大的物体动量一定大B B质量和速率相同的物体，动量一定相同质量和速率相同的物体，动量一定相同质量和速率相同的物体，动量一定相同质量和速率相同的物体，动量一定

6、相同C C一个物体速率改变，它的动量一定改变一个物体速率改变，它的动量一定改变一个物体速率改变，它的动量一定改变一个物体速率改变，它的动量一定改变D D一个物体的运动状态变化，它的动量一定变化一个物体的运动状态变化，它的动量一定变化一个物体的运动状态变化，它的动量一定变化一个物体的运动状态变化，它的动量一定变化CD【例例3】质量为质量为1.5kg的物体，以的物体，以4m/s的初速度竖直上抛，不计空气阻力，求物体抛出时和落回抛出点时的动量及这段时间内动量的变化。的初速度竖直上抛，不计空气阻力，求物体抛出时和落回抛出点时的动量及这段时间内动量的变化。第14页/共31页四、动量定理四、动量定理1、推

7、导：、推导：设一质量为设一质量为m的物体，初速度为的物体，初速度为V0，初动量为，初动量为P0=mV0，在合外力，在合外力F（恒力）的作用下，经过一段时间（恒力）的作用下，经过一段时间t后，后，速度变为速度变为Vt，末动量为，末动量为Pt=mVt。vtv0mmF或或冲量冲量第15页/共31页（1）定义：）定义：力与力的作用时间的乘积力与力的作用时间的乘积（2）表达式：）表达式：F为为恒力恒力，变力作用时，变力作用时，F为为平均作用力平均作用力，冲量是，冲量是过程量过程量（3）单）单位：位：（4）冲量是）冲量是矢量矢量恒力冲量方向恒力冲量方向和恒力的方向一致和恒力的方向一致（5）关于冲量的几点说

8、明：）关于冲量的几点说明：由于力和时间都和参考系选择无关，所以冲量也由于力和时间都和参考系选择无关，所以冲量也跟参考系选择无关跟参考系选择无关。冲量是力对时间的积累，有力作用在物体上即有冲量是力对时间的积累，有力作用在物体上即有冲量，合力的冲量冲量，合力的冲量I合合=F合合t，也可以是分力冲量的，也可以是分力冲量的矢量和。矢量和。2、冲量：、冲量：F-t图像与图像与t轴围成的面积表示冲量。轴围成的面积表示冲量。变力的冲量方向呢？变力的冲量方向呢？第16页/共31页【例例例例4 4】下列下列下列下列说法正确的是说法正确的是说法正确的是说法正确的是 ()A A有冲量必有加速度有冲量必有加速度有冲量

9、必有加速度有冲量必有加速度B B冲量大加速度一定大冲量大加速度一定大冲量大加速度一定大冲量大加速度一定大C C冲量的方向与加速度的方向不一定相同冲量的方向与加速度的方向不一定相同冲量的方向与加速度的方向不一定相同冲量的方向与加速度的方向不一定相同D D冲量大小变化，加速度大小一定变化冲量大小变化，加速度大小一定变化冲量大小变化，加速度大小一定变化冲量大小变化，加速度大小一定变化C【例例5】质量为质量为m的物体，先受到向东、大小为的物体，先受到向东、大小为10N的力作用的力作用3s后，力的大小不变、方向变为向西作用后，力的大小不变、方向变为向西作用2s，则整个过程中，物体受到外力的冲量为多少？，

10、则整个过程中，物体受到外力的冲量为多少？以向东为正，以向东为正，I=10Ns第17页/共31页力的空间积累力的空间积累力的空间积累力的空间积累使动能发生变化使动能发生变化使动能发生变化使动能发生变化N N N N m m m m（J J J J）标量标量标量标量W=FS功功功功力的时间积累力的时间积累力的时间积累力的时间积累使动量发生变化使动量发生变化使动量发生变化使动量发生变化N N N N S S S S矢量矢量矢量矢量I=Ft冲量冲量冲量冲量 冲量与功有什么区别？冲量与功有什么区别？冲量与功有什么区别？冲量与功有什么区别？1 1 1 1、作用力与反作用力的冲量一定是等大反向共线吗？、作用

11、力与反作用力的冲量一定是等大反向共线吗？、作用力与反作用力的冲量一定是等大反向共线吗？、作用力与反作用力的冲量一定是等大反向共线吗？思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论2 2 2 2、作用力与反作用力做的功一定是相等的吗？、作用力与反作用力做的功一定是相等的吗？、作用力与反作用力做的功一定是相等的吗？、作用力与反作用力做的功一定是相等的吗？3 3 3 3、系统内部，内力的冲量和一定为零吗？、系统内部，内力的冲量和一定为零吗？、系统内部，内力的冲量和一定为零吗？、系统内部，内力的冲量和一定为零吗？4 4 4 4、系统内部，内力做功的代数和一定为零吗？、系统内部，内力做功的代数和一定为零吗？、

12、系统内部，内力做功的代数和一定为零吗？、系统内部，内力做功的代数和一定为零吗？一定一定不一定不一定一定一定不一定不一定例如人船模型例如人船模型第18页/共31页（1）内容：）内容：合外力合外力的冲量等于物体动量的变化的冲量等于物体动量的变化（2）表达式：）表达式：（3）Ft是物体动量变化的原因是物体动量变化的原因（4）动量定理的理解）动量定理的理解研究对象是研究对象是单个物体单个物体或或多个个物体多个个物体的系统。的系统。动量定理是矢量式，使用时应先动量定理是矢量式，使用时应先规定正方向规定正方向。3、：动量定理、：动量定理或或F是包括重力在内的所有是包括重力在内的所有外力的合力外力的合力，它

13、可以是恒，它可以是恒力，也可以是变力（此时，力，也可以是变力（此时，F为为平均作用力平均作用力）。）。不能说是产生动量的原因不能说是产生动量的原因P一定时，作用时间越长，作用力越小。一定时，作用时间越长，作用力越小。蛋碎的原因蛋碎的原因 合外力等于物体动量的变化率合外力等于物体动量的变化率。第19页/共31页（5）适用范围：）适用范围：既适用于恒力，也适用于变力；既适用于直线，既适用于恒力，也适用于变力；既适用于直线，也适用于曲线；既适用于宏观，也适用于微观。也适用于曲线；既适用于宏观，也适用于微观。1 1 1 1、在足球场上，你常看到运动员用头去顶球的现象，你见过用头顶铅球的吗？、在足球场上

14、，你常看到运动员用头去顶球的现象，你见过用头顶铅球的吗？、在足球场上，你常看到运动员用头去顶球的现象，你见过用头顶铅球的吗？、在足球场上，你常看到运动员用头去顶球的现象，你见过用头顶铅球的吗？思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论2 2 2 2、用锤子使劲压钉子，就很难把钉子压入木块中去，如果用锤子以一定的速度敲钉子，钉子就很容易钻入木块，这是为什么？、用锤子使劲压钉子，就很难把钉子压入木块中去，如果用锤子以一定的速度敲钉子，钉子就很容易钻入木块，这是为什么？、用锤子使劲压钉子，就很难把钉子压入木块中去，如果用锤子以一定的速度敲钉子，钉子就很容易钻入木块，这是为什么？、用锤子使劲压钉子，就很

15、难把钉子压入木块中去，如果用锤子以一定的速度敲钉子，钉子就很容易钻入木块，这是为什么？第20页/共31页生活中的应用生活中的应用生活中的应用生活中的应用包装用的泡沫材料包装用的泡沫材料第21页/共31页船靠岸时边缘上的废旧轮胎船靠岸时边缘上的废旧轮胎生活中的应用生活中的应用生活中的应用生活中的应用第22页/共31页【例例6】跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全，原因是跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全，原因是()A人跳在沙坑的动量比跳在水泥地上的小人跳在沙坑的动量比跳在水泥地上的小B人跳在沙坑的动量变化比跳在水泥地上的小人跳在沙坑的动量变化比跳在水泥地上的小C人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地

16、上的小人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上的小D人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上的小人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上的小D【例例7】a、b、c三个质量相等的小球以相同的初速度三个质量相等的小球以相同的初速度v0分别竖分别竖直上抛、竖直下抛、水平抛出若空气阻力不计，设落地时直上抛、竖直下抛、水平抛出若空气阻力不计，设落地时a、b、c三球的速度分别为三球的速度分别为v1、v2、v3，则，则（）A经过时间经过时间t后，若小球均未落地，则三小球动量变化大小后，若小球均未落地，则三小球动量变化大小相等，方向相同相等，方向相同Ba球从抛出到落地过程中动量变化的大小为球从抛出到落地过程中动量变化的大小为m

17、v1-mv0，方，方向竖直向下向竖直向下C三个小球运动过程的动量变化率大小相等，方向相同三个小球运动过程的动量变化率大小相等，方向相同D三个小球从抛出到落地过程中三个小球从抛出到落地过程中a球所受的冲量最大球所受的冲量最大ACD第23页/共31页动量定理的应用步骤动量定理的应用步骤动量定理的应用步骤动量定理的应用步骤1 1 1 1、确定研究对象：一般为单个物体；、确定研究对象：一般为单个物体；、确定研究对象：一般为单个物体；、确定研究对象：一般为单个物体；4 4 4 4、选定、选定、选定、选定正方向正方向正方向正方向，确定在物理过程中研究对，确定在物理过程中研究对，确定在物理过程中研究对，确定

18、在物理过程中研究对象的动量的变化；象的动量的变化；象的动量的变化；象的动量的变化；5 5 5 5、根据动量定理列方程，统一单位后代入、根据动量定理列方程，统一单位后代入、根据动量定理列方程，统一单位后代入、根据动量定理列方程，统一单位后代入数据求解。数据求解。数据求解。数据求解。2 2 2 2、明确物理过程：受力分析，求出合外力、明确物理过程：受力分析，求出合外力、明确物理过程：受力分析，求出合外力、明确物理过程：受力分析，求出合外力的冲量；的冲量；的冲量；的冲量；3 3 3 3、明确研究对象的初末状态及相应的动量；、明确研究对象的初末状态及相应的动量；、明确研究对象的初末状态及相应的动量；、

19、明确研究对象的初末状态及相应的动量；第24页/共31页【例例9】如图所示，质量分别为如图所示，质量分别为mA和和mB的两木块紧挨着置于光的两木块紧挨着置于光滑的水平地面上，现有一质量为滑的水平地面上，现有一质量为m的子弹以水平速度的子弹以水平速度射入射入木块，若子弹对木块的作用力恒为木块，若子弹对木块的作用力恒为f，子弹穿过木块，子弹穿过木块A和和B的的时间分别为时间分别为tA和和tB，求子弹穿出，求子弹穿出A，B后两木块的速度后两木块的速度及子弹及子弹的速度的速度.【例例8】质量为质量为m的木块下面用细线系一质量为的木块下面用细线系一质量为M的铁块，一起的铁块，一起浸没在水中从静止开始以加速

20、度浸没在水中从静止开始以加速度a匀加速下沉匀加速下沉(如图如图)，经时间，经时间t1后后细线断裂，又经时间细线断裂，又经时间t2后，木块停止下沉试求后，木块停止下沉试求此时金属块的速此时金属块的速度多大度多大?(?(已知此时金属块还没有碰到底面，水对物体的作用力恒已知此时金属块还没有碰到底面，水对物体的作用力恒定不变定不变.).)第25页/共31页 例例1010 物体物体A A和和B B用轻绳相连挂在轻质弹簧下用轻绳相连挂在轻质弹簧下静止不动，如图所示，静止不动，如图所示，A A的质量为的质量为m m，B B 的质量的质量为为M M，当连接，当连接A A、B B的绳子突然断开后，物体的绳子突然

21、断开后，物体A A上上升经某一位置时的速度大小为升经某一位置时的速度大小为v v，这时物体，这时物体B B的的下落速度大小为下落速度大小为u u，在这一段时间里，弹簧的，在这一段时间里，弹簧的弹力对物体弹力对物体A A的冲量为的冲量为多少多少?第26页/共31页 例例1111 水平推力水平推力F1和和F2分别作用于水平面上等质量的分别作用于水平面上等质量的两个物体上，作用一段时间后撤去推力，物体将继续两个物体上，作用一段时间后撤去推力，物体将继续运动一段时间后停下，两物体的运动一段时间后停下，两物体的v-t图像如图所示，图图像如图所示，图中中ABCD，则（，则（）A F1的冲量大于的冲量大于F

22、2的冲量的冲量 B F1的冲量小于的冲量小于F2的冲量的冲量C两物体受到的摩擦力大小相等两物体受到的摩擦力大小相等 D两物体受到的摩擦力大小不等两物体受到的摩擦力大小不等tvOABCDF1F2BCBC第27页/共31页【变式变式】一粒钢珠从静止状态开始自由下落一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷入泥然后陷入泥潭中潭中,若把在空中下落的过程称为过程若把在空中下落的过程称为过程,进入泥潭直到进入泥潭直到停止的过程称为过程停止的过程称为过程,不计空气阻力不计空气阻力,则则（）A.过程过程中钢球动量的改变量等于重力的冲量中钢球动量的改变量等于重力的冲量 B.过程过程中阻力的冲量大小等于过程中阻力的冲

23、量大小等于过程中重力的冲量大中重力的冲量大小小 C.过程过程中钢珠克服阻力所做的功等于过程中钢珠克服阻力所做的功等于过程与过程与过程中钢珠减少的重力势能之和中钢珠减少的重力势能之和 D.过程过程中损失的机械能等于过程中损失的机械能等于过程中钢珠增加的动能中钢珠增加的动能AC第28页/共31页 变式变式 质量为质量为m m的物体静止放在足够大的水平的物体静止放在足够大的水平桌面上，物体与桌面的动摩擦因数为桌面上，物体与桌面的动摩擦因数为，有一，有一水平恒力水平恒力F F作用在物体上，使之加速前进，经作用在物体上，使之加速前进，经t t1 1s s撤去力撤去力F F后，物体减速前进直至静止，问后，物体减速前进直至静止，问:物体运动的总时间有多长物体运动的总时间有多长?第29页/共31页 例例1212物体以物体以v v0 0的速度竖直上抛，落回出发点的速度竖直上抛，落回出发点的速度大小为的速度大小为v vt t，在此过程中物体受到的空气，在此过程中物体受到的空气阻力与它的速率成正比，求物体从抛出到落回阻力与它的速率成正比，求物体从抛出到落回所经历的时间所经历的时间?第30页/共31页