動量和動量定律2

1、3. 各種碰撞情景的實現(xiàn)：各種碰撞情景的實現(xiàn)：利用彈簧片、細繩、彈性碰撞架、利用彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥設計各種類型的碰撞，利用滑塊上加重膠布、撞針、橡皮泥設計各種類型的碰撞，利用滑塊上加重物的方法改變碰撞物體的質(zhì)量。物的方法改變碰撞物體的質(zhì)量。2. 速度的測量：速度的測量：v x /t ，式中，式中 x 為滑塊為滑塊(擋光片擋光片)的寬度，的寬度， t 為數(shù)字計時器顯示的滑塊為數(shù)字計時器顯示的滑塊(擋光片擋光片)經(jīng)過光電門的時間。經(jīng)過光電門的時間。1. 質(zhì)量的測量：質(zhì)量的測量：用天平測量。用天平測量。某實驗小組選用水平氣墊導軌、光電門等測量裝置來某實驗小組選用水平氣墊導軌

2、、光電門等測量裝置來探究碰撞中的不變量。實驗儀器如圖所示探究碰撞中的不變量。實驗儀器如圖所示實驗過程：實驗過程： (1) 調(diào)節(jié)氣墊導軌水平，并使光電計時器系統(tǒng)正常工作；調(diào)節(jié)氣墊導軌水平，并使光電計時器系統(tǒng)正常工作； (2) 在滑塊在滑塊 1 上裝上擋光片并測出其長度上裝上擋光片并測出其長度 L； (3) 在滑塊在滑塊 2 的碰撞端面粘上橡皮泥的碰撞端面粘上橡皮泥(或雙面膠紙或雙面膠紙)； (4) 用天平測出滑塊用天平測出滑塊 1 和滑塊和滑塊 2 的質(zhì)量的質(zhì)量 m1、m2； (5) 把滑塊把滑塊 1 和滑塊和滑塊 2 放在氣墊導軌上，讓滑塊放在氣墊導軌上，讓滑塊 2 處于靜止狀處于靜止狀態(tài)態(tài)

3、( v2 0 )，用滑塊，用滑塊 1 以初速度以初速度 v1 與之碰撞與之碰撞(這時光電計時器這時光電計時器系統(tǒng)自動計算時間系統(tǒng)自動計算時間)，撞后兩者粘在一起，分別記下滑塊，撞后兩者粘在一起，分別記下滑塊 1 的的擋光片碰前通過光電門的遮光時間擋光片碰前通過光電門的遮光時間 t1 和碰后通過光電門的遮和碰后通過光電門的遮光時間光時間 t2；(6) 先根據(jù)先根據(jù) v L/t 計算滑塊計算滑塊 1 碰撞前的速度碰撞前的速度 v1 及碰后兩者的及碰后兩者的共同速度共同速度 v；再計算兩滑塊碰撞前后質(zhì)量與速度的乘積，并比；再計算兩滑塊碰撞前后質(zhì)量與速度的乘積，并比較大小。較大小。 1. 1.對于發(fā)生

4、碰撞的兩個物體，在碰撞前后物體的什么量對于發(fā)生碰撞的兩個物體，在碰撞前后物體的什么量是保持不變是保持不變? ? 2.2.首先提出動量概念的科學家是誰？誰更清楚地表述了首先提出動量概念的科學家是誰？誰更清楚地表述了碰撞前后動量的關系？碰撞前后動量的關系？3.3.動量的數(shù)學表達式？動量的單位？動量的矢量性？動量的數(shù)學表達式？動量的單位？動量的矢量性？4.4.動量和動能的關系？動量和動能的關系？笛卡兒：最先提出動量具有守恒性思想，把運動笛卡兒：最先提出動量具有守恒性思想，把運動物體的質(zhì)量和速率的乘積叫做動量，忽略了動量物體的質(zhì)量和速率的乘積叫做動量，忽略了動量的方向性。的方向性。牛頓：把笛卡兒的定義

5、做了修改，明確的用物體牛頓：把笛卡兒的定義做了修改，明確的用物體的質(zhì)量和速度的乘積叫做動量，更清楚的表示動的質(zhì)量和速度的乘積叫做動量，更清楚的表示動量的守恒性和方向性。量的守恒性和方向性?；莞梗好鞔_提出動量的守恒性惠更斯：明確提出動量的守恒性和方向性。和方向性。是狀態(tài)量是狀態(tài)量1. 概念：概念：2. 定義式：定義式： p = mv3. 單位：單位：千克米每秒，符號是千克米每秒，符號是 kgm/s4. 對動量的理解對動量的理解(2) 瞬時性瞬時性:(1) 矢量性矢量性: 運算遵循平行四邊形定則運算遵循平行四邊形定則(3) 相對性相對性: 物體的動量與參考系的選擇有關，物體的動量與參考系的選擇有

6、關，中學階段常中學階段常以地球為參考系以地球為參考系在物理學中，物體的質(zhì)量在物理學中，物體的質(zhì)量m 和速度和速度 v 的乘積叫做的乘積叫做動量動量ppp動量的變化等于末狀態(tài)動量減初狀態(tài)的動量，其方向動量的變化等于末狀態(tài)動量減初狀態(tài)的動量，其方向 與與v 的方向相同；的方向相同；5. 動量的變化（動量的變化（ p）(1) 定義：定義：物體的末動量與初動量之矢量差叫做物體動量物體的末動量與初動量之矢量差叫做物體動量 的變化的變化(2) 表達式：表達式： p = mv動量的變化也叫動量的增量或動量的改變量。動量的變化也叫動量的增量或動量的改變量。試討論以下幾種運動的動量變化情況試討論以下幾種運動的動

7、量變化情況物體做勻速直線運動物體做勻速直線運動物體做自由落體運動物體做自由落體運動物體做平拋運動物體做平拋運動物體做勻速圓周運動物體做勻速圓周運動動量大小、方向均不變動量大小、方向均不變動量方向不變，大小隨時間推移而增大動量方向不變，大小隨時間推移而增大動量方向時刻改變，大小隨時間推移而增大動量方向時刻改變，大小隨時間推移而增大動量方向時刻改變，大小不變動量方向時刻改變，大小不變1. 動量和動能都是描述物體運動過程中的某一狀態(tài)。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，動能是標量。動量是矢量，動能是標量。 動量發(fā)生變化時，動能不一定發(fā)生變化，動能發(fā)生動量發(fā)生變化時，動能不一

8、定發(fā)生變化，動能發(fā)生變化時，動量一定發(fā)生變化。變化時，動量一定發(fā)生變化。3. 定量關系定量關系動量發(fā)生動量發(fā)生變化變化速度大小改變方向不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不變方向改變速度大小和方向都改變速度大小和方向都改變動能改變動能改變動能改變動能改變動能不變動能不變22k122pEmvm k2pmE 例例1. 一個質(zhì)量是一個質(zhì)量是 0.1 kg 的鋼球，以的鋼球，以 6 m/s 的速度水平向右運的速度水平向右運動，碰到一個堅硬物后被彈回動，碰到一個堅硬物后被彈回,沿著同一直線以沿著同一直線以 6 m/s 的速度的速度水平向左運動（如圖），碰撞前后鋼球的動量各是多少？碰水平向

9、左運動（如圖），碰撞前后鋼球的動量各是多少？碰撞前后鋼球的動量變化了多少？撞前后鋼球的動量變化了多少？在日常生活中，有不少這樣的事例：在日常生活中，有不少這樣的事例：跳遠時要跳在沙坑里；跳遠時要跳在沙坑里；跳高時在下落處要放海綿墊子；跳高時在下落處要放海綿墊子；從高處往下跳，落地后雙腿往往要彎曲；從高處往下跳，落地后雙腿往往要彎曲；輪船邊緣及輪渡的碼頭上都裝有橡皮輪胎輪船邊緣及輪渡的碼頭上都裝有橡皮輪胎 而在某些情況下，我們又不希望緩沖，比如用鐵錘釘而在某些情況下，我們又不希望緩沖，比如用鐵錘釘釘子，這是為什么呢？釘子，這是為什么呢？這樣做的目的是為了緩沖這樣做的目的是為了緩沖由牛頓第二定律知

10、：由牛頓第二定律知：F = ma加速度：加速度：t tv vv v a a0 整理得：整理得： Ft = mv mv0t tv vvvm mF F0 即：即：F 作用了時間作用了時間 tFvFv01. 定義：定義：在物理學中，物體受到的力與力的作用時間的乘積在物理學中，物體受到的力與力的作用時間的乘積 叫做力的叫做力的沖量。沖量。2. 公式：公式：I = Ft 單位單位 牛牛秒（秒（Ns）(1) 沖量是沖量是矢量矢量，作用力的方向不變時其方向與力的方向相同，作用力的方向不變時其方向與力的方向相同。(2) 沖量是過程量沖量是過程量，是力對時間的積累效應。，是力對時間的積累效應。(3) 沖量和功不

11、同沖量和功不同，恒力在一段時間內(nèi)可能不作功，但一定有，恒力在一段時間內(nèi)可能不作功，但一定有 沖量。沖量。(4) 沖量的計算要明確求哪個力的沖量沖量的計算要明確求哪個力的沖量，還是物體的合外力的，還是物體的合外力的 沖量。沖量。I = Ft 只能求恒力的沖量。只能求恒力的沖量。例例2. 平拋一質(zhì)量平拋一質(zhì)量 m = 2 kg的物體，經(jīng)的物體，經(jīng) t = 5 s，求重力的，求重力的沖量。沖量。例例3. 如圖，物體原先靜止，用恒力如圖，物體原先靜止，用恒力 F1、F2 分別作用在分別作用在物體上物體上 t1、t2 時間，求物體受時間，求物體受 F1、F2 的合沖量。的合沖量。F1F2I = mgt

12、= 100 NsI合合 = F1t1 + F2t21 1內(nèi)容：物體在一個過程始末的動量變化量等于它在這內(nèi)容：物體在一個過程始末的動量變化量等于它在這個過程中所受力的沖量這個關系叫做動量定理個過程中所受力的沖量這個關系叫做動量定理2 2表達式：表達式：I Ip p 或或 FtFtmvmvmvmv. .3 3對動量定理的理解對動量定理的理解(1)(1)動量定理反映了合外力的沖量是動量變化的原動量定理反映了合外力的沖量是動量變化的原因因(2)(2)動量定理的表達式是矢量式，它說明合外力的動量定理的表達式是矢量式，它說明合外力的沖量跟物體動量變化量不僅大小相等，而且方向沖量跟物體動量變化量不僅大小相等

13、，而且方向相同相同(3)(3)動量的變化率和動量的變化量動量的變化率和動量的變化量于物體所受的合外力而由動量定理于物體所受的合外力而由動量定理 I Ip p 可可知動量的變化量取決于合外力的沖量，它不僅與知動量的變化量取決于合外力的沖量，它不僅與物體的受力有關，還與力的作用時間有關物體的受力有關，還與力的作用時間有關(4)(4)動量定理具有普遍性，即不論物體的運動軌跡動量定理具有普遍性，即不論物體的運動軌跡是直線還是曲線，不論作用力是恒力還是變力，是直線還是曲線，不論作用力是恒力還是變力，不論幾個力的作用時間是相同還是不同都適用不論幾個力的作用時間是相同還是不同都適用4 4動量定理的應用動量定

14、理的應用(1)(1)定性分析有關現(xiàn)象定性分析有關現(xiàn)象p p 一定時，一定時，t t 越小，越小，F(xiàn) F 越大；越大；t t 越大，越大，F(xiàn) F 越小越小p p 越大，而越大，而 t t 越小，越小，F(xiàn) F 越大越大p p 越小，而越小，而 t t 越大，越大，F(xiàn) F 越小越小雞蛋從高處下落是否會被打破？雞蛋從高處下落是否會被打破？ 雞蛋從某一高度下落，分別與石頭和海綿墊接觸前的速度是雞蛋從某一高度下落，分別與石頭和海綿墊接觸前的速度是相同的，也即初動量相同，碰撞后速度均變?yōu)榱?，即末動量均為相同的，也即初動量相同，碰撞后速度均變?yōu)榱?，即末動量均為零，因而在相互作用過程中雞蛋的動量變化量相同。而兩

15、種情況零，因而在相互作用過程中雞蛋的動量變化量相同。而兩種情況下的相互作用時間不同，與石頭碰時作用時間短，與海綿墊相碰下的相互作用時間不同，與石頭碰時作用時間短，與海綿墊相碰時作用時間較長，由時作用時間較長，由 Ft =p 知，雞蛋與石頭相碰時作用大，會被知，雞蛋與石頭相碰時作用大，會被打破，與海綿墊相碰時作用力較小，因而不會被打破。打破，與海綿墊相碰時作用力較小，因而不會被打破。海海 綿綿石石 頭頭 為什么我們通常用鐵錘釘釘子，而跳遠時卻要為什么我們通常用鐵錘釘釘子，而跳遠時卻要落入沙坑中？落入沙坑中？對于釘釘子：縮短作用時間，增大作用力。對于釘釘子：縮短作用時間，增大作用力。對于跳沙坑：延

16、長作用時間，減小作用力。對于跳沙坑：延長作用時間，減小作用力。瓷器包裝水果套袋高空蹦極(2)(2)應用動量定理解決問題的一般步驟應用動量定理解決問題的一般步驟審題，確定研究對象：對誰、對哪一個過程審題，確定研究對象：對誰、對哪一個過程對物體進行受力分析，分析力在過程中的沖量，對物體進行受力分析，分析力在過程中的沖量，或合力在過程中的沖量或合力在過程中的沖量抓住過程的初、末狀態(tài)，選定參考方向，對初、抓住過程的初、末狀態(tài)，選定參考方向，對初、末狀態(tài)的動量大小、方向進行描述末狀態(tài)的動量大小、方向進行描述根據(jù)動量定理，列出動量定理的數(shù)學表式根據(jù)動量定理，列出動量定理的數(shù)學表式寫清各物理量之間關系的補充

17、表達式寫清各物理量之間關系的補充表達式求解方程組，并分析作答求解方程組，并分析作答 在實際中我們常遇到變力作用的情況，比如在實際中我們常遇到變力作用的情況，比如用鐵錘釘釘子，球拍擊乒乓球等，釘子和乒乓球用鐵錘釘釘子，球拍擊乒乓球等，釘子和乒乓球所受的作用力都不是恒力，這時變力的作用效果所受的作用力都不是恒力，這時變力的作用效果可以等效為某一個恒力的作用，則該恒力就叫變可以等效為某一個恒力的作用，則該恒力就叫變力的平均值。力的平均值。3. 3. 動量定理的適用范圍動量定理的適用范圍 : : 動量定理不但動量定理不但適用于恒力，也適用于隨時間變化的變力。適用于恒力，也適用于隨時間變化的變力。對于對

18、于變力變力情況，動量定理中的情況，動量定理中的 F F 應理解為應理解為變力在作用時間內(nèi)的變力在作用時間內(nèi)的平均值平均值。 例例 4. 一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為 0.18 kg 的壘球，以的壘球，以 25 m/s 的水平速度飛向的水平速度飛向球棒，被球棒打擊后，反向水平飛回，速度的大小為球棒，被球棒打擊后，反向水平飛回，速度的大小為 45 m/s。設球棒與壘球的作用時間為設球棒與壘球的作用時間為 0.01 s，球棒對壘球的平均作用力，球棒對壘球的平均作用力有多大？有多大？1. 動量、動量變化量：定義、大小、方向。動量、動量變化量：定義、大小、方向。2. 沖量：定義、大小、方向。沖量：定義、大小、方

19、向。3. 動量定理：動量定理： 動量定理的方向性；動量定理的方向性； 動量的變化率；動量的變化率； 動量定理的適用范圍；動量定理的適用范圍； 運用動量定理的步驟。運用動量定理的步驟。1. 關于動量的變化，下列說法正確的是（關于動量的變化，下列說法正確的是（ ） A. 在直線運動中，物體的速度增大時，動量的增量在直線運動中，物體的速度增大時，動量的增量 p 的方向和運動方向相同的方向和運動方向相同 B. 在直線運動中，物體的速度減小時，動量的增量在直線運動中，物體的速度減小時，動量的增量 p 的方向和運動方向相反的方向和運動方向相反 C. 物體的速度大小不變時，動量的增量物體的速度大小不變時，動

20、量的增量 p 為零為零 D. 物體做曲線運動時，動量的增量物體做曲線運動時，動量的增量 p 一定不為零一定不為零ABD2. 2. 籃球運動員通常要伸出兩臂迎接傳來的籃球。接籃球運動員通常要伸出兩臂迎接傳來的籃球。接球時球時, ,兩臂隨球迅速收縮至胸前。這樣做可以兩臂隨球迅速收縮至胸前。這樣做可以( () )A.A.減小球對手的沖量減小球對手的沖量B.B.減小球對人的沖擊力減小球對人的沖擊力C.C.減小球的動量變化量減小球的動量變化量D.D.減小球的能量變化量減小球的能量變化量B3 3. .( (多選多選) )對下列幾種物理現(xiàn)象的解釋對下列幾種物理現(xiàn)象的解釋, ,正確的是正確的是( () )A.

21、A.擊釘時擊釘時, ,不用橡皮錘僅僅是因為橡皮錘太輕不用橡皮錘僅僅是因為橡皮錘太輕B.B.跳遠時跳遠時, ,在沙坑里填沙在沙坑里填沙, ,是為了減小沖量是為了減小沖量C.C.易碎品運輸時易碎品運輸時, ,要用柔軟材料包裝要用柔軟材料包裝, ,船舷常常懸掛舊輪船舷常常懸掛舊輪胎胎, ,都是為了延長作用時間以減小作用力都是為了延長作用時間以減小作用力D.D.在車內(nèi)推車推不動在車內(nèi)推車推不動, ,是因為合外力沖量為零是因為合外力沖量為零CDCD4. 把重物把重物 G 壓在紙帶上，用一水平力緩緩拉動紙帶，重壓在紙帶上，用一水平力緩緩拉動紙帶，重物跟著物體一起運動，若迅速拉動紙帶，紙帶將會從重物跟著物體

22、一起運動，若迅速拉動紙帶，紙帶將會從重物下抽出，解釋這些現(xiàn)象的正確說法是物下抽出，解釋這些現(xiàn)象的正確說法是 ( )A. 在緩慢拉動紙帶時，紙帶給物體的摩擦力大在緩慢拉動紙帶時，紙帶給物體的摩擦力大B. 在迅速拉動紙帶時，紙帶給物體的摩擦力小在迅速拉動紙帶時，紙帶給物體的摩擦力小C. 在緩慢拉動紙帶時，紙帶給重物的沖量大在緩慢拉動紙帶時，紙帶給重物的沖量大D. 在迅速拉動紙帶時，紙帶給重物的沖量小在迅速拉動紙帶時，紙帶給重物的沖量小CD4.4.如圖如圖 所示，質(zhì)量為所示，質(zhì)量為 m m 的小球由高為的小球由高為 H H 的光滑固定斜面頂端無初速滑到底端過程中，的光滑固定斜面頂端無初速滑到底端過程

23、中，重力、彈力、合力的沖量各是多大？重力、彈力、合力的沖量各是多大？答案：答案：3 N5.5.一質(zhì)量為一質(zhì)量為 100 g 100 g 的小球從的小球從 0.8 m 0.8 m 高處自由下高處自由下落到一個軟墊上，若從小球接觸軟墊到小球陷至落到一個軟墊上，若從小球接觸軟墊到小球陷至最低點經(jīng)歷了最低點經(jīng)歷了 0.2 s0.2 s，則這段時間內(nèi)軟墊對小球，則這段時間內(nèi)軟墊對小球的作用力為多少？（的作用力為多少？（ g g 取取10 m/s10 m/s2 2，不計空氣阻，不計空氣阻力）力） 6.6.如圖如圖 所示，質(zhì)量為所示，質(zhì)量為 m m 的小球，從沙坑上方自的小球，從沙坑上方自由下落，經(jīng)過時間由

24、下落，經(jīng)過時間 t t1 1 到達沙坑表面，又經(jīng)過時到達沙坑表面，又經(jīng)過時間間 t t2 2 停在沙坑里求：停在沙坑里求：(1)(1)沙對小球的平均阻力沙對小球的平均阻力 F F；(2)(2)小球在沙坑里下落過程所受的小球在沙坑里下落過程所受的總沖量總沖量 I I. .解析：設剛開始下落的位置為解析：設剛開始下落的位置為 A A，剛好接觸沙的位置為，剛好接觸沙的位置為 B B，在沙中到達的最低點為在沙中到達的最低點為 C C.(1).(1)在下落的全過程對小球用動量定在下落的全過程對小球用動量定理：重力作用時間為理：重力作用時間為 t t1 1t t2 2，而阻力作用時間僅為，而阻力作用時間僅

25、為t t2 2，以豎直向，以豎直向下為正方向，有：下為正方向，有：mgmg( (t t1 1t t2 2) )FtFt2 20 0(2)仍然在下落的全過程對小球用動量定理：在 t1 時間內(nèi)只有重力的沖量，在 t2 時間內(nèi)為總沖量(已包括重力沖量在內(nèi))，以豎直向下為正方向，有：mgt1I0，解得 Imgt1.7.7.質(zhì)量為質(zhì)量為60 kg60 kg的建筑工人，不慎從高空跌下，由的建筑工人，不慎從高空跌下，由于彈性安全帶的保護，使他懸掛起來已知彈性安于彈性安全帶的保護，使他懸掛起來已知彈性安全帶的緩沖時間是全帶的緩沖時間是1.2 s1.2 s，安全帶長，安全帶長5 m, 5 m, g g取取10 m/s10 m/s2 2，則安全帶所受的平均沖力的大小是，則安全帶所受的平均沖力的大小是多少？多少？8