動量和動量定理課件(1)..ppt

1、動量概念的由來,在上節(jié)課探究的問題中，發(fā)現(xiàn)碰撞的兩個物體，它們的質(zhì)量和速度的乘積mv的矢量和在碰撞前后很可能是保持不變的，這讓人們認識到mv這個物理量具有特別的意義，物理學中把它定義為物體的動量。,16.2 動量和動量定理,歷史背景,最早提出動量概念的是法國科學家笛卡爾，十七世紀，以笛卡兒為代表的西歐的哲學家們提出了這樣一種觀點：若找到一個適當?shù)奈锢砹縼砻枋觯\動的總量是守恒的。這就是運動不滅的思想。他繼承伽利略說法，定義質(zhì)量和速率的乘積為動量。笛卡爾認為，這是量度運動的唯一正確的物理量。他的觀點的缺陷，在于忽略了動量的方向性。,1668年，荷蘭物理學家惠更斯在關于碰撞對物體運動的影響的論文中

2、，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正，明確的用質(zhì)量和速度的乘積來定義動量?？茖W前輩們就是在追尋不變量的努力中，逐漸建立了動量的概念，發(fā)現(xiàn)了動量守恒定律。,、定義：物體的質(zhì)量和速度的乘積，叫做物體的動量p，用公式表示為 p=mv,一、動量(momentum),2、單位：在國際單位制中，動量的單位是 千克米/秒，符號是 kgm/s ；,3、動量是矢量：方向由速度方向決定，動量的方向與該時刻速度的方向相同；,4、動量是描述物體運動狀態(tài)的物理量，是狀態(tài)量；,5、動量是相對的，與參考系的選擇有關。,注意：物體的動量，總是指物體在某一時刻的動量，即具有瞬時性，故在計算時相應的速度

3、應取這一時刻的瞬時速度,二、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：,不在同一直線上的動量變化的運算，遵循平行四邊形定則：,P,也稱三角形法則：從初動量的矢量末端指向末動量的矢量末端,動量的變化p,1、一個質(zhì)量是0.1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運動，碰到一個堅硬物后被彈回,沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運動（如圖），碰撞前后鋼球的動量各是多少？碰撞前后鋼球的動量變化了多少？,課堂練

4、習,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,三、討論一下動量和動能的關系,1、動量和動能都是描述物體運動過程中某一時刻的狀態(tài),2、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)生變化時，動量一定發(fā)生變化,3、定量關系,動量發(fā)生變化,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,思考與討論,在前面所學的動能定理中，我們知道，動能的變化是由于力的位移積累即力做功的結(jié)果，那么，動量的變化又是什么原因引起的呢？,動量的變化與

5、速度的變化有關，而速度的變化是因為有加速度，而牛頓第二定律告訴我們，加速度是由物體所受的合外力產(chǎn)生的。,第二課時,動量和動量定理,學習任務,1.理解并掌握動量定理的推導過程及適用范圍 2.理解并掌握沖量與功的區(qū)別 3.會應用動量定理解決實際問題和解釋生活現(xiàn)象,牛頓第二定律推導動量的變化,設置物理情景：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 = m a,聯(lián)立可得：,=p/t,這就是牛頓第二定律的另一種表達形式。,表明動量的變化與力的時間積累效果有關。,、定義：作用在物體上的力和作用時間的乘積，

6、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Ns,一、沖量(impulse),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,力的空間積累 使動能發(fā)生變化,Nm（J）,標量,W= FS,功,力的時間積累 使動量發(fā)生變化,NS,矢量,I=Ft,沖量,沖量與功有什么區(qū)別？,思考與討論,力對時間的積累: 動量定理 F合t =mv-mv 力對空間的積累: 動能定理 F合S=mv22/2-mv12/2,思考與討論：作用力與反作用力：作用力的沖量與反作用力的沖量總是等值

7、、反向并在同一條直線上，但是作用力的功與反作用力的功不一定相等。,由圖可知F-t圖線與時間軸之間所圍的“面積”的大小表示對應時間t0內(nèi)，力F0的沖量的大小。（變力的沖量）,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,二、動量定理(theorem of momentum),1、內(nèi)容：物體所受合外力的沖量等于物體的動量變化，這就是動量定理。,2、表達式：,或,3、加深理解：,1）物理研究方法：過程量可通過狀態(tài)量的變化來反映；,2）表明合外力的沖量是動量變化的原因；,3）動量定理是矢量式，合外力的沖量方向與物體動量變化的方向相同：,合外

8、力沖量的方向與合外力的方向或速度變化量的方向一致，但與初動量方向可相同，也可相反，甚至還可成角度。,三、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)。,4、動量定理不僅適用于單個物體，也適用于一個系統(tǒng)。,例題：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

9、棒打擊后反向水平飛回，速度大小變?yōu)?5m/s，設球棒與壘球的作用時間 為0.01s。求球棒對壘球的平均作用力。,四、動量定理的應用步驟,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)及相應的動量；,五、動量定理解釋生活現(xiàn)象,P一定，t短則F大，t長則F?。?由Ft=P可知：,t一定，F(xiàn)大則P大，F(xiàn)小則P?。?F一定，t長則P大，t短則P小。,緩沖裝置,雞蛋從一米多高的地方落到地板上，肯定會被打破，但如果在地板上放一塊泡沫塑料墊

10、，讓雞蛋落到泡沫塑料上，結(jié)果雞蛋卻保持完好無損,高空砸雞蛋,生活中的應用,包裝用的泡沫材料,船靠岸時邊緣上的廢舊輪胎,生活中的應用,摩托車頭盔里的襯墊,生活中的應用,力的瞬時效果: 牛頓第二定律 F合=ma 力對空間的積累: 動能定理 W總=W1+W2+=mv22/2-mv12/2 力對時間的積累: 動量定理 I合=F合t=p-p=mv-mv,功 W=Fscos (J)-標量;恒力 沖量 I=Ft (Ns) -矢量;恒力 動能 Ek=mv2/2 (J) -標量 動量 p=mv (kgm/s)-矢量,小結(jié),1、在足球場上，你?？吹竭\動員用頭去頂球的現(xiàn)象，試設想如果迎面飛來的不是足球而是一塊大石頭

11、，他們會用頭去頂嗎？,思考與討論,2、用錘子使勁壓釘子，就很難把釘子壓入木塊中去，如果用錘子以一定的速度敲釘子，釘子就很容易鉆入木塊，這是為什么？,Ft=mv 如果用錘壓釘子，則mv很小很小，t很長，所以F就很小，很難把釘子壓入。 用錘子打擊釘子，v較大，t很小很小，則F就很大，很容易打進木塊。這就是說，動量在瞬間損失的情況下，將產(chǎn)生很大的力。,解析: 大石塊意味它的質(zhì)量很大：“猛擊”表示作用力很大，且作用時間極短；“人未受傷”說明大石塊對人身體的壓強不大. 用鐵錘猛擊放在“大力士”身上的大石塊，大石塊受到很大的打擊力而破裂，但是，根據(jù)動量定理Ft=mv1-mv0得vt-v0=，對大石塊來說，

12、雖然受到的作用力F很大，但力作用時間極短，而大石塊的質(zhì)量又很大，因而引起的速度變化vt-v0就很小，即大石塊幾乎沒有向下運動，而且石塊與人的身體接觸面積又較大，據(jù)P=F/S，所以人身體受的壓強并不很大，故此人不會受傷(當然，這還和表演者技術本領有關).,思考與討論,3、雜技表演時，常可看見有人用鐵錘猛擊放在“大力士”身上的大石塊，石裂而人不傷，這又是為什么？,思考與討論,4、建筑工人或蹦極運動員身上綁的安全帶是有彈性的橡皮繩還是不易伸長的麻繩？,小實驗,非彈性繩斷,橡皮繩不斷,小實驗,非彈性繩斷,報道1、1962年，一架“子爵號”客機，在美國的伊利奧特市上空與一只天鵝相撞，客機墜毀，十七人喪生

13、。,報道2、1980年，一架英國的“鴿式”戰(zhàn)斗機在威夫士地區(qū)上空與一只禿鷹相撞，飛機墜毀，飛行員彈射逃生,問題：小小飛禽何以能撞毀飛機這樣的龐然大物？,思考與討論,1、已知鳥的質(zhì)量為1kg，身長為15cm，鳥與飛機相撞面積S=0.01m2，飛機的速度為600m/s，試求鳥對飛機的撞擊所產(chǎn)生壓強的大小。,這道題，能給你帶來怎樣的思考呢？在我們的天空中飄浮著很多的太空垃圾，如火箭的碎片，衛(wèi)星的殘骸等等，這些人類文明的產(chǎn)物也在危險著人類，所以我們面臨的問題就是如何治理宇宙空間的這些垃圾？,例題講練：,瓦碎蛋全,科學漫步,1、汽車的碰撞試驗,1）汽車的安全氣囊的保護作用,2）轎車前面的發(fā)動機艙并不是越

14、堅固越好,2、了解歷史上關于運動量度的爭論,2、一質(zhì)量為100g的小球從0.8m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最低點經(jīng)歷了0.2s，則這段時間內(nèi)軟墊對小球的沖量為多少？,3、質(zhì)量為2Kg的物體A，放在光滑的水平面上，受如圖F=10N的力作用了10秒，則在此過程中F的沖量大小是_，重力的沖量大小是_，支持力的沖量是_，合力的沖量是_，合力的沖量與各分量的關系是 。（g=10m/s2）,4、質(zhì)量為5kg的小球，從距地面高為20m處水平拋出，初速度為10ms，不計空氣阻力，g=10m/s2，從拋出到落地過程中，重力的沖量是（ ） A、60NsB、80Ns C、100Ns D、1

15、20Ns,C,課堂練習,6、質(zhì)量為m的物體，以速率v沿半徑為R的圓，在光滑水平面上做勻速圓周運動。求物體運動半周所受的合力的沖量的大小。,5、質(zhì)量為m的物體，靜止在足夠大的水平面上，物體與桌面的動摩擦因數(shù)為，有一水平恒力F作用于物體上，并使之加速前進，經(jīng)t1秒后撤去恒力F，求物體運動的總時間t。,7、如圖所示，彈簧下方系了A、B兩個物體，質(zhì)量分別是mA和mB，二者中間用細繩相連.平衡后剪斷細繩，測得當A 上升的速度為v 時，B 的速度大小為 u.求在二者分離后這段時間內(nèi)彈簧彈力對物體A的沖量.,8.兩個物體的質(zhì)量之比m1:m2=1:2. 1.若動能相等，則動量之比 p1:p2= . 2.若動量

16、相等，則動能之比 Ek1:Ek2= .,9.在水平面上有甲、乙兩物體，其質(zhì)量之比為m1:m2=1：2，與地面之間的動摩擦因數(shù)相同，以相同的初動能開始運動，則兩物體從開始運動到停止 (1)通過的位移之比為 (2)所用的時間之比為 A.1：1. B.1：2. C.2：1. D.,10.有一宇宙飛船,正面面積為S,以速度v飛入宇宙微粒塵區(qū),塵區(qū)內(nèi)1m3的空間內(nèi)有n個微粒,每個微粒的平均質(zhì)量為m,設微粒塵與飛船碰撞后即附著在飛船上,要使飛船的速度保持不變,則飛船應增加的牽引力大小為 A.F=2nSmv2 B. nSmv2/2 C. nSmv2 D. nSmv2/4,課堂練習,11、水平推力F1和F2分

17、別作用于水平面上等質(zhì)量的兩個物體上，作用一段時間后撤去推力，物體將繼續(xù)運動一段時間后停下，兩物體的v-t圖像如圖所示，圖中ABCD，則 A F1的沖量大于F2的沖量 B F1的沖量小于F2的沖量 C兩物體受到的摩擦力大小相等 D兩物體受到的摩擦力大小不等,1、關于沖量和動量，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,鞏固練習,2、如圖所示，試比較出A、B兩物體所受合力的大小及所受合力的沖量的大小。,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

18、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,6、將重物P壓住紙帶，當用一水平力緩緩拉動紙帶時，重物會隨紙帶一起運動，當迅速拉動紙帶時，紙帶將會從重物下抽出，則下列解釋正確的是（ ）

19、,A、在緩緩拉動時，紙帶給重物的摩擦力較大 B、在迅速拉動時，紙帶給重物的摩擦力較小,C、在緩緩拉動時，紙帶給重物的沖量較大 D、在迅速拉動時，紙帶給重物的沖量較小,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，起到安全作用,CD,7.用20m/s的初速度將質(zhì)量為1kg的物體豎直向上拋出，不計空氣阻力，取g=10m/s2,求： （1）拋出后3s末，物體動量多大？ （2）拋出后3s內(nèi)，物體動量的變化大小、方向如何？ 8. 一個質(zhì)量為2kg的小球，在離地面80m高處以20m/s水平拋出，則拋出后3s的時間內(nèi)小球動量的變化大小、方向如何？ (取g=10

20、m/s2 ),8.質(zhì)量為m的物體,放在光滑的水平面上,用與水平方向成60角斜向上力作用于該物體,F=20N,作用時間為t=1s,物體的位移為s=1m,則 A.力F做的功為10J B.力F的沖量為10Ns C.物體動能的變化是10J D.物體動量的變化是10kgm/s,9.關于物體的動能和動量，下列說法正確的有 A.動能變化，動量一定變化. B.動能變化，動量不一定變化. C.動量變化，動能一定變化. D.動量變化，動能不一定變化.,10.將一物體以某一初速度水平拋出,不計空氣阻力,物體在空中飛行過程中 A.任意1s內(nèi)物體動量的變化都相等 B.任意1s內(nèi)物體動量的變化大小相等,方向不同 C.任意

21、1s內(nèi)小球動能變化都相同 D.物體動量變化率是個常量,11.質(zhì)量為m=2kg的物體，自傾角為=370的光滑斜面的頂端由靜止滑下，已知斜面的長度為s=12m,g=10m/s2,物體由斜面的頂端下滑到底端的過程中.求: (1)重力做的功和重力的沖量 (2)支持力做的功和支持力的沖量 (3)合力做的功和合力的沖量,12. 用繩子系一質(zhì)量為m的小球，使其在光滑的水平面上作半徑為R、速率為v的勻速圓周運動，在小球運動半周的過程中. (1)繩的拉力F為多大？ (2)小球運動的時間t為多少？ (3)拉力F的沖量為多大？,13.質(zhì)量為2kg的小球，自地面上方5m高度處自由釋放，落地后反彈起3.2m高度，不計空

22、氣阻力，取g=10m/s2.從釋放到小球上升至最大高度共經(jīng)歷2.0s時間，試求:小球與地面接觸過程中 (1) 合外力對小球的沖量大小 （2）地面對小球沖量大小 （3）地面對小球平均作用力的大小 （4）小球從開始下落到反彈到3.2m高處過程中地面對小球平均作用力的大小. （5）若小球與地面接觸時間為0.001s,則碰撞過程中地面對小球的平均作用力是多大?,14.一粒鋼珠從靜止狀態(tài)開始自由下落,然后陷入泥潭中,若把在空中下落的過程稱為過程,進入泥潭直到停止的過程稱為過程,不計空氣阻力,則: A.過程中鋼球動量的改變量等于重力的沖量 B.過程中阻力的沖量大小等于過程中重力的沖量大小 C.過程中鋼珠克

23、服阻力所做的功等于過程與過程中鋼珠減少的重力勢能之和 D.過程中損失的機械能等于過程中鋼珠增加的動能,15. 體重為60 kg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，已知彈性安全帶緩沖時間是1.0s，安全帶原長5.0 m，則安全帶所受的平均沖力多大？（取g=10m/s2),16.靜止在空中的飛行器噴氣發(fā)動機豎直向下每秒噴出m=4.0kg的氣體,噴出的氣體的速度為v=1000m/s, 求飛行器受到的平均推力.,17.為估算池中睡蓮葉面承受液滴撞擊產(chǎn)生的平均壓強,小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺,測得1小時內(nèi)杯中水上升了45 mm.查詢得知,當時雨滴豎直下落速度約為12 m/s.據(jù)此估算該壓強約為(設雨滴撞擊睡蓮后無反彈,不計雨滴重力,雨水的密度為1103 kg/m3) A.0.15 Pa B.0.54 Pa C.1.5 Pa D.5.4 Pa,1