人教版選修35 16.2 動量和動量定理 課件 (共39張).ppt

第2節(jié)動量和動量定理 動量的發(fā)展史 最先提出動量概念的是法國科學(xué)家笛卡爾他認(rèn)為物體的質(zhì)量與速率的乘積叫動量 但是笛卡爾忽略了動量的方向性 惠更斯在 碰撞對物體運動的影響 這篇論文中明確指出了動量的方向性和守恒性 牛頓把笛卡爾的定義做了修改 即不用質(zhì)量與速率的乘積 而明確地用質(zhì)量與速度的乘積定義 是狀態(tài)量 一 動量 1 概念 在物理學(xué)中 物體的質(zhì)量m和速度v的乘積叫做動量 2 定義式 p mv 3 單位 千克米每秒 符號是kg m s 4 動量的方向 5 瞬時性 6 相對性 物體的動量與參考系的選擇有關(guān) 動量是矢量它的方向與速度的方向相同 討論一下動量和動能的關(guān)系 1 動量和動能都是描述物體運動過程中的某一狀態(tài) 2 動量是矢量 動能是標(biāo)量 動量發(fā)生變化時 動能 發(fā)生變化 動能發(fā)生變化時 動量 發(fā)生變化 3 定量關(guān)系 動量 變 速度大小改變方向不變 速度大小不變方向改變 速度大小和方向都改變 動能 變 動能 變 動能 變 動量 變 動量 變 討論一下動量和動能的關(guān)系 1 動量和動能都是描述物體運動過程中的某一狀態(tài) 2 動量是矢量 動能是標(biāo)量 動量發(fā)生變化時 動能 發(fā)生變化 動能發(fā)生變化時 動量 發(fā)生變化 3 定量關(guān)系 速度大小改變方向不變 速度大小不變方向改變 速度大小和方向都改變 動能改變 動能改變 動能不變 動量改變 動量改變 動量改變 不一定 一定 動量的變化 p 1 某段運動過程 或時間間隔 末狀態(tài)的動量p 跟初狀態(tài)的動量p的矢量差 稱為動量的變化 或動量的增量 即 2 動量變化的三種情況 大小變化 方向改變或大小和方向都改變 p p p 3 同一直線上動量變化的運算 動量的變化 p 1 某段運動過程 或時間間隔 末狀態(tài)的動量p 跟初狀態(tài)的動量p的矢量差 稱為動量的變化 或動量的增量 即 2 動量變化的三種情況 大小變化 方向改變或大小和方向都改變 p p p 3 同一直線上動量變化的運算 選取正方向 用正負(fù)號表示動量和動量變化量的方向 p 0變化量的方向與正方向相同 p 0變化量的方向與正方向相反 1 一個質(zhì)量是0 1kg的鋼球 以6m s的速度水平向右運動 碰到一塊堅硬的障礙物后被彈回 沿著同一直線以6m s的速度水平向左運動 碰撞前后鋼球的動量有沒有變化 變化了多少 方向如何 課堂練習(xí) 2 質(zhì)量為m的鋼球自高處落下 以速率v1碰地 豎直向上彈回 與水平地面碰撞時間極短 離地時速率為v2 在碰撞過程中 鋼球動量變化為多少 課堂練習(xí) 思考與討論 動量變化量和物體所受合外力有什么樣的關(guān)系 用你推導(dǎo)的關(guān)系式解釋這兩個現(xiàn)象 牛頓第二定律推導(dǎo)動量的變化 設(shè)置物理情景 質(zhì)量為m的物體 在合力f的作用下 經(jīng)過一段時間t 速度由v變?yōu)関 如是圖所示 分析 由牛頓第二定律知 而加速度定義有 變形可得 f ma 聯(lián)立可得 p t 這就是牛頓第二定律的另一種表達(dá)形式 表明 動量的變化與力的時間積累效果有關(guān) 定義 作用在物體上的力和作用時間的乘積 叫做該力對這個物體的沖量i 用公式表示為i ft 2 單位 在國際單位制中 沖量的單位是牛 秒 符號是n s 二 沖量 3 沖量是矢量 方向由力的方向決定 若為恒定方向的力 則沖量的方向跟這力的方向相同 4 沖量是過程量 反映了力對時間的積累效應(yīng) 例2 質(zhì)量為m的物體放在水平地面上 在與水平面成 角的拉力f作用下由靜止開始運動 經(jīng)時間t速度達(dá)到v 在這段時間內(nèi)拉力f和重力mg沖量大小分別是 a ft 0b ftcos 0c mv 0d ft mgt d 例3 如圖所示 質(zhì)量為2kg的物體沿傾角為30 高為h 5m的光滑斜面由靜止從頂端下滑到底端的過程中 g 10m s2 求 1 重力的沖量 2 支持力的沖量 3 合外力的沖量 解析 此題物體下滑過程中各力均為恒力 所以只要求出力作用時間便可用i ft求解 合外力的沖量if合 f合 t mgsin300t 20n s 由牛頓第二定律f ma得 下滑的加速度a g sin 5m s2 由s at2 2得下滑時間 重力的沖量ig mg t 2 10 2n s 40n s 支持力的沖量if f t mgcos300 t 20n s 牛頓第二定律推導(dǎo)動量的變化 設(shè)置物理情景 質(zhì)量為m的物體 在合力f的作用下 經(jīng)過一段時間t 速度由v變?yōu)関 如是圖所示 分析 由牛頓第二定律知 而加速度定義有 變形可得 f ma 聯(lián)立可得 p t 這就是牛頓第二定律的另一種表達(dá)形式 表明 動量的變化與力的時間積累效果有關(guān) 三 動量定理 1 內(nèi)容 物體所受合外力的沖量等于物體動量的增量 這就是動量定理 2 表達(dá)式 或 動量定理解釋生活現(xiàn)象 p一定 t短則f大 t長則f小 由ft p可知 t一定 f大則 p大 f小則 p小 f一定 t長則 p大 t短則 p小 緩沖裝置 生活中的應(yīng)用 包裝用的泡沫材料 船靠岸時邊緣上的廢舊輪胎 生活中的應(yīng)用 生活中的應(yīng)用 本課小結(jié) 動量沖量的概念 動量與動能的比較 動量定理 例1一個質(zhì)量為0 18kg的壘球 以25m s的水平速度飛向球棒 被球棒打擊后 反向水平飛回 速度大小為45m s 若球棒與壘球的作用時間為0 01s 球棒對壘球的平均作用力多大 例1一個質(zhì)量為0 18kg的壘球 以25m s的水平速度飛向球棒 被球棒打擊后 反向水平飛回 速度大小為45m s 若球棒與壘球的作用時間為0 01s 球棒對壘球的平均作用力多大 動量定理的應(yīng)用步驟 1 確定研究對象 一般為單個物體 4 選定正方向 確定在物理過程中研究對象的動量的變化 5 根據(jù)動量定理列方程 統(tǒng)一單位后代入數(shù)據(jù)求解 2 明確物理過程 受力分析 求出合外力的沖量 3 明確研究對象的初末狀態(tài)及相應(yīng)的動量 動量定理的適用范圍 1 動量定理不但適用于恒力 也適用于隨時間變化的變力 對于變力 動量定理中的f應(yīng)理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值 2 動量定理不僅可以解決勻變速直線運動的問題 還可以解決曲線運動中的有關(guān)問題 將較難的計算問題轉(zhuǎn)化為較易的計算問題 3 動量定理不僅適用于宏觀低速物體 也適用于微觀現(xiàn)象和變速運動問題 動量定理的優(yōu)點 不考慮中間過程 只考慮初末狀態(tài) 由圖可知f t圖線與時間軸之間所圍的 面積 的大小表示對應(yīng)時間t0內(nèi) 力f0的沖量的大小 思考與討論 如果在一段時間內(nèi)的作用力是一個變力 又該怎樣求這個變力的沖量 公式i ft中的f必須取平均值 例4 兩小球的質(zhì)量分別是m1和m2 且m1 2m2 當(dāng)它們的動能相等時 它們的動量大小之比是 1 關(guān)于沖量和動量 下列說法中正確的是 a 沖量是反映力的作用時間積累效果的物理量b 動量是描述物體運動狀態(tài)的物理量c 沖量是物體動量變化的原因d 沖量是描述物體狀態(tài)的物理量 abc 課堂練習(xí) 2 對于力的沖量的說法 正確的是 a 力越大 力的沖量就越大b 作用在物體上的力大 力的沖量也不一定大c f1與其作用時間t1的乘積f1t1的大小 等于f2與其作用時間t2的乘積f2t2的大小 則這兩個沖量相同d 靜置于水平地面上的桌子受到水平推力f的作用 經(jīng)時間t始終處于靜止?fàn)顟B(tài) 則此推力的沖量為零 b 3 甲 乙兩個質(zhì)量相同的物體 以相同的初速度分別在粗糙程度不同的水平面上運動 乙物體先停下來 甲物體又經(jīng)較長時間停下來 下面敘述中正確的是 a 甲物體受到的沖量大b 乙物體受到的沖量大c 兩個物體受到的沖量大小相等d 無法判斷 c 4 玻璃杯從同一高度落下 掉在水泥地上比掉在草地上容易碎 這是由于在玻璃杯與水泥地撞擊過程中 a 玻璃杯的動量較大b 玻璃杯受到的沖量較大 c 玻璃杯的動量變化較大d 玻璃杯的動量變化較快 d 5 人從高處跳到低處時 為了安全 一般都是讓腳尖先著地 這樣做是為了 c a 減小沖量b 減小動量的變化量c 增長與地面作用時間 從而減小沖力d 增大人對地面的壓強(qiáng) 起到安全作用 課后練習(xí) 1 將0 5kg小球以10m s的速度豎直向上拋出 在3s內(nèi)小球的動量變化的大小等于 kg m s 方向 若將它以10m s的速度水平拋出 在3s內(nèi)小球的動量變化的大小等于 kg m s 方向 2 在光滑水平桌面上停放著a b小車 其質(zhì)量ma 2mb 兩車中間有一根用細(xì)線縛住的被壓縮彈簧 當(dāng)燒斷細(xì)線彈簧彈開時 a車的動量變化量和b車的動量變化量之比為 3 重力10n的物體在傾角為37 的斜面上下滑 通過a點后再經(jīng)2s到斜面底 若物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為0 2 則從a點到斜面底的過程中 重力的沖量大小 n s 方向 支持力的沖量大小 n s 方向 摩擦力的沖量大小 n s 方向 合外力的沖量大小 n s 方向 4 質(zhì)量為1kg的物體從高5m處的平臺以1m s的速度水平拋出 不計空氣阻力 求物體落地時的動量 g 10m s2 5 質(zhì)量為10kg的鐵錘 從某一高度處落下后與立在地面上的木樁相碰 碰前速度大小為10m s 碰后靜止在木樁上 若鐵錘與木樁的作用時間為0 1s 求 鐵錘受到的平均沖力 此題為作業(yè)題 下次課再見 牛頓第二定律推導(dǎo)動量的變化 設(shè)置物理情景 質(zhì)量為m的物體 在合力f的作用下 經(jīng)過一段時間t 速度由v變?yōu)関 如是圖所示 分析 由牛頓第二定律知 而加速度定義有 變形可得 f ma 聯(lián)立可得 p t 這就是牛頓第二定律的另一種表達(dá)形式 表明 動量的變化與力的時間積累效果有關(guān) 水平面上一質(zhì)量為m的物體 在水平恒力f作用下 由靜止開始做勻加速直線運動 經(jīng)時間t后撤去外力 又經(jīng)過時間2t物體停下來 設(shè)物體所受阻力為恒量 其大小為 f f 2 f 3 f 4 解 整個過程的受力如圖所示 對整個過程 根據(jù)動量定理 設(shè)f