动量和动量定理课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,鸡蛋从一米多高的地方落到地板上，肯定会被打破，但如果在地板上放一块泡沫塑料垫，让鸡蛋落到泡沫塑料上，结果鸡蛋却保持完好无损,高空砸鸡蛋,第1页/共44页,报道,1,、,1962,年，一架“子爵号”客机，在美国的伊利奥特市上空与一只天鹅相撞，客机坠毁，十七人丧生。,报道,2,、,1980,年，一架英国的“鸽式”战斗机在威夫士地区上空与一只秃鹰相撞，飞机坠毁，飞行员弹射逃生,问题：小小飞禽何以能撞毁飞机这样的庞然大物？,第2页/共44页,动量概念的由来,在上节课探究的问题中，发现碰撞的两个物体，它们的,质量和速度的乘积,mv,在碰撞前后很可能是保持不变的，这让人们认识到,mv,这个物理量具有特别的意义，,物理学中把它定义为物体的动量,。,第3页/共44页,、定义：,物体的质量和速度的乘积，叫做物体的动量,p,，用公式表示为,p=mv,一、动量,2,、单位：,在国际单位制中，动量的单位是,千克,米,/,秒,，符号是,kgm/s,；,3,、动量是矢量：,方向由速度方向决定，动量的方向与该时刻速度的方向相同；,4,、,动量是描述物体运动状态的物理量，是,状态量,；,5,、动量是相对的,，与参考系的选择有关。,注意：,物体的动量，总是指物体在某一时刻的动量，即具有瞬时性，故在计算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度,第4页/共44页,一个质量是,0.1kg,的钢球，以,6m/s,的速度水平向右运动，碰到一个坚硬物后被弹回,沿着同一直线以,6m/s,的速度水平向左运动（如图），碰撞前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？,第5页/共44页,二、动量的变化,p,1,、某段运动过程（或时间间隔）,末状态的动量,p,跟,初状态的动量,p,的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），即,2、动量变化的三种情况：,大小变化、方向改变或大小和方向都改变。,P,P,p,=,p,-,p,3、同一直线上动量变化的运算：,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,第6页/共44页,P,P,4,、不在同一直线上的动量变化的运算，遵循,平行四边形定则：,P,P,P,P,也称三角形法则,：从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端,第7页/共44页,质量为,m,的钢球自高处落下，以速率,v,1,碰地，竖直向上弹回，与水平地面碰撞时间极短，离地时速率为,v,2,，在碰撞过程中，钢球动量变化为多少？,第8页/共44页,若速度变化,E,k,可能为零,kgm,2,/s,2,（,J,）,标量,E,k,=mv,2,/2,动能,若速度变化,则,p,一定不为零,kgm/s,（,NS,）,矢量,p=mv,动量,动量与动能有什么区别？,动量与动能间量值关系：,思考与讨论,第9页/共44页,动量发生变化时，动能不一定发生变化，动能发生变化时，动量一定发生变化,动量发生变化,速度大小改变方向不变,速度大小不变方向改变,速度大小和方向都改变,动能改变,动能改变,动能不变,第10页/共44页,思考与讨论,在前面所学的动能定理中，我们知道，动能的变化是由于力的位移积累即力做功的结果，那么，动量的变化又是什么原因引起的呢？,动量的变化与速度的变化有关，而速度的变化是因为有加速度，而牛顿第二定律告诉我们，加速度是由物体所受的合外力产生的。,第11页/共44页,牛顿第二定律推导动量的变化,质量为,m,的物体，在合力,F,的作用下，经过一段时间,t,，速度由,v,变为,v,分析：,由牛顿第二定律知：,而加速度定义有：,变形可得：,F,=,m,a,联立可得：,=p/t,这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。,表明动量的变化与力的时间积累效果有关。,第12页/共44页,、定义：,作用在物体上的力和作用时间的乘积，叫做该力对这个物体的冲量,I,，用公式表示为,I=Ft,2、单位：,在国际单位制中，冲量的单位是,牛,秒,，,符号是,Ns,三、冲量,3、冲量是矢量：,方向由,力的方向,决定，若为恒定方向的力，则冲量的方向跟这力的方向相同,4、冲量是过程量,，,反映了力对时间的积累效应,第13页/共44页,力的空间积累,使动能发生变化,N,m,（,J,）,标量,W=FS,功,力的时间积累,使动量发生变化,N,S,矢量,I=Ft,冲量,冲量与功有什么区别？,1、作用力与反作用力：,作用力的冲量与反作用力的冲量总是等值、反向并在同一条直线上，但是作用力的功与反作用力的功不一定相等。,2、内力：,对物体系统内部，内力作用的冲量的矢量和等于零，但内力的功的代数和不一定为零。,例：人在船上行走人对船的作用力与船对人的反作用力的冲量的矢量和等于零，但是人对船的作用力和船对人的反作用力都做正功，使人和船的动能都增加。,思考与讨论,第14页/共44页,t,0,F,0,F,t,O,由图可知,F-t,图线与时间轴之间所围的“面积”的大小表示对应时间,t,0,内，力,F,0,的冲量的大小。,思考与讨论,如果在一段时间内的作用力是一个变力，又该怎样求这个变力的冲量？,公式,I=Ft,中的,F,必须取平均值,第15页/共44页,四、动量定理,1,、内容：,物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，这就是动量定理。,2,、表达式：,或,3,、加深理解：,1,）物理研究方法：过程量可通过状态量的变化来反映；,2,）表明合外力的冲量是动量变化的原因；,3,）动量定理是矢量式，合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同：,第16页/共44页,动量定理的适用范围,1,、动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变化的变力，对于变力，动量定理中的,F,应理解为变力在作用时间内的平均值；,2,、动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的问题，还可以解决曲线运动中的有关问题，将较难的计算问题转化为较易的计算问题；,3,、动量定理不仅适用于宏观低速物体，也适用于微观现象和变速运动问题。,动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。,第17页/共44页,如图所示，一个,质量为,0.18kg,的垒球,，以,25m/s,的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为,45m/s,，设球棒与垒球的作用时间 为,0.01s,。求球棒对垒球的平均作用力。,第18页/共44页,例,3,、关于冲量、动量及动量变化，下列说法正确的是：（）,A.,冲量方向一定和动量变化的方向相同,B.,冲量的大小一定和动量变化的大小相同,C.,动量的方向改变，冲量方向一定改变,D.,动量的大小不变，冲量一定为,0.,A B,第19页/共44页,下列哪些论断是正确的？,(),(A),某力,F,对物体没有做功，此力,F,对物体的冲量必为零；,(B),如果物体的动能没有发生变化，此物体的动量也不可能发生变化；,(C),静摩擦力可能做正功，也可能做负功，但滑动摩擦力只能做负功；,(D),静摩擦力和滑动摩擦力都可能做正功，也都可能做负功,.,D,第20页/共44页,五、动量定理解释生活现象,P,一定，,t,短则,F,大，,t,长则,F,小；,由,Ft=P,可知：,t,一定，,F,大则,P,大，,F,小则,P,小；,F,一定，,t,长则,P,大，,t,短则,P,小。,缓冲装置,第21页/共44页,1,、在足球场上，你常看到运动员用头去顶球的现象，试设想如果迎面飞来的不是足球而是一块大石头，他们会用头去顶吗？,思考与讨论,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？,第22页/共44页,生活中的应用,包装用的泡沫材料,第23页/共44页,船靠岸时边缘上的废旧轮胎,第24页/共44页,摩托车头盔里的衬垫,第25页/共44页,1,、一质量为,100g,的小球从,0.8m,高处自由下落到一个软垫上，若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了,0.2s,，则这段时间内软垫对小球的冲量为多少？,2,、质量为,5kg,的小球，从距地面高为,20m,处水平抛出，初速度为,10m,s,，不计空气阻力，,g=10m/s,2,，从抛出到落地过程中，重力的冲量是（）,A,、,60Ns B,、,80Ns,C,、,100Ns D,、,120Ns,C,第26页/共44页,3,、质量为,2Kg,的物体,A,，放在光滑的水平面上，受如图,F=10N,的力作用了,10,秒，则在此过程中,F,的冲量大小是,_,，重力的冲量大小是,_,，支持力的冲量是,_,，合力的冲量是,_,，合力的冲量与各分量的关系是,。（,g=10m/s,2,）,第27页/共44页,六、动量定理的应用步骤,1,、确定研究对象：一般为单个物体；,4,、选定正方向，确定在物理过程中研究对象的动量的变化；,5,、根据动量定理列方程，统一单位后代入数据求解。,2,、明确物理过程：受力分析，求出合外力的冲量；,3,、明确研究对象的初末状态及相应的动量；,第28页/共44页,力的瞬时效果,:,牛顿第二定律,F,合,=ma,力对空间的积累,:,动能定理,W,总,=,W,1,+,W,2,+,=,mv,2,2,/2-,mv,1,2,/2,力对时间的积累,:,动量定理,I,合,=,F,合,t,=,p,-,p,=,mv,-,mv,功,W,=,Fs,cos,(J),-,标量,;,恒力,冲量,I,=,Ft,(Ns)-,矢量,;,恒力,动能,E,k,=,mv,2,/2(J)-,标量,动量,p,=,mv,(kgm/s)-,矢量,第29页/共44页,4,、质量为,m,的物体，静止在足够大的水平面上，物体与桌面的动摩擦因数为,，有一水平恒力,F,作用于物体上，并使之加速前进，经,t,1,秒后撤去恒力,F,，求物体运动的总时间,t,。,第30页/共44页,例,5,：,一质点在水平面内以速度,v,做匀速圆周运动，如图，质点从位置,A,开始，经,1/2,圆周，质点所受合力的冲量是多少,?,v,A,A,B,v,B,O,解,:,质点做匀速圆周运动，合力是一个大小不变、但方向不断变化的力，,注意,:,变力的冲量一般不能直接由,F,t,求出，可借助,F,t,p,间接求出，即合外力力的冲量由末动量与初动量的矢量差来决定,以,v,B,方向为正，因为,v,A,=-,v,，,v,B,=,v,则,p,mv,B,-,mv,A,m,v,(-,v,),2,mv,，合力冲量与,v,B,同向,第31页/共44页,6.,两个物体的质量之比,m,1,:,m,2,=1:2.,1.,若动能相等，则动量之比,p,1,:,p,2,=,.,2.,若动量相等，则动能之比,E,k1,:,E,k2,=,.,第32页/共44页,1,、关于冲量和动量，下列说法中正确,的是（）,A,、冲量是反映力的作用时间积累效果的物理量,B,、动量是描述物体运动状态的物理量,C,、冲量是物体动量变化的原因,D,、冲量是描述物体状态的物理量,ABC,第33页/共44页,3,、甲、乙两个质量相同的物体，以相同的初速度分别在粗糙程度不同的水平面上运动，乙物体先停下来，甲物体又经较长时间停下来，下面叙述中正确的是（）,A,、甲物体受到的冲量大,B,、乙物体受到的冲量大,C,、两个物体受到的冲量大小相等,D,、无法判断,C,4,、玻璃杯从同一高度落下，掉在水泥地上比掉在草地上容易碎，这是由于在玻璃杯与水泥地撞击过程中（）,A,、玻璃杯动量较大,B,、玻璃杯受到冲量较大,C,、玻璃杯动量变化较大,D,、玻璃杯动量变化较快,D,第34页/共44页,5,、将重物,P,压住纸带，当用一水平力缓缓拉动纸带时，重物会随纸带一起运动，当迅速拉动纸带时，纸带将会从重物下抽出，则下列解释正确的是（）,A,、在缓缓拉动时，纸带给重物的摩擦力较大,B,、在迅速拉动时，纸带给重物的摩擦力较小,C,、在缓缓拉动时，纸带给重物的冲量较大,D,、在迅速拉动时，纸带给重物的冲量较小,CD,第35页/共44页,6.,质量为,m,的木块下面用细线系一质量为,M,的铁块，一起浸没在水中从静止开始以加速度,a,匀加速下沉,(,如图,),，经时间,t1s,后细