动量和冲量上课版.ppt

第一章 动 量,动量和冲量 动量定理,举例,例 ：一辆汽车在平直的公路上由静止开始起动，当受到不同的牵引力时，从开动到获得一定的速度，需要的时间是否相同？ 问题 ：要使一个物体从静止获得一定的速度，既和力的大小有关，也与作用时间有关，那么到底它们之间的关系如何呢？本节课我们来定量地研究这类问题,一、冲量, 对于一个原来静止的物体，只要作用力F和力的作用时间t的乘积Ft相同，这个物体就获得相同的速度也就是说：对一定质量的物体，力所产生的改变物体速度的效果，是由Ft这个物理量决定的.,1问题： 一个质量为m的静止物体，在力F 的作用下开始运动，经过时间t 将获得多大的速度?,2拓展分析 整理可得Ft=mv，由此我们得到：对于一个原来静止的物体 （v0=0,m一定），要使它获得某一速度，你可采用哪些方法,答：可以用较大的力作用较短的时间； 可以用较小的力作用较长的时间 .,力F和力的作用时间t的乘积Ft叫做力的冲量,冲量是矢量，它的方向是由力的方向决定的，如果力的方向在作用时间内不变，冲量的方向就跟力的方向相同,通常用符号I来表示冲量：I=Ft,冲量的国际单位是牛秒（Ns）,3冲量是表示物体在力的作用下经历一段时间的积累的物理量，冲量是过程量,例1：同学用与水平成角的大小为F的力拉讲台桌，作用时间为t，讲台桌未被拉动，则F对物体的冲量大小是 ，物体受合力的冲量为 。,注：冲量由力和力的作用时间决定，与物体是否运动和运动状态无关。,4总结：,只有当力F的方向一定时，才能说力F的冲量与力的方向相同； 计算冲量时，要明确是哪个力在哪一段时间内的冲量,1针对前边得到的公式Ft=mv，讨论得到： 原来静止的不同质量的物体，在相同的冲量作用下，虽然得到的速度v不同，但它们的质量和速度的乘积mv却是相同的，都等于它们受到的冲量 在物理学中我们把物体的质量和速度的乘积叫做动量,二、动量,2动量: 定义：运动物体的质量和速度的乘积叫做动量用符号p表示，即p=mv. 动量是描述物体处于某一运动状态时的物理量，当运动状态一定时，物体的动量也就确定了，所以动量是一个状态量 动量是一个矢量，动量的方向和速度方向相同动量的单位是千克米/秒（kgm/s） 3思考 试证明冲量的单位Ns与动量的单位kgm/s是相同的； 我们说物体的动量在变化，包括几种情况，举例说明,思考：,某力对物体做了功，该力一定有冲量吗？而某力有冲量，该力却一定做了功吗？ 对于给定的物体，若动能发生了变化，动量一定发生变化吗？ 而动量发生变化，动能一定发生变化吗？ （常见的例子） 动量与动能大小关系 ： p= Ek=,动量与冲量的单位是相同的，即：1牛秒=1千克米/秒 由于动量是矢量，所以只要物体的速度大小或方向发生变化，动量就一定发生变化例如做匀速直线运动的物体其动量是恒量，而做匀速圆周运动的物体，由于速度方向不断在改变，即使其动量大小不变，但因其方向不断改变，所以其动量是一变量 过渡：如果一个物体的动量发生了变化，那么动量的变化量如何求解呢？,三、动量的变化量,1所谓动量的变化就是在某过程中的末动量与初动量的矢量差 即p=p-p,例题2. 质量为0.4kg的小球，沿光滑水平面以5m/s的速度冲向墙壁，又以4m/s的速度被反向弹回，如图所示，求小球动量的变化量.,例题目的：1. 规范的解题训练: 选定正方向，确定各已知量的正负 . 2. P对应末态减初态,不是大减小 3. 相反方向的动量的变化大小一定是两个数的和,与所 设的正方向无关.,巩固练习： 1.做匀速圆周运动的物体经过半个周期时的动量变化和经过一个周期时的动量的变化，经过四分之一周期时动量的变化。,矢量的运算法则-动量的矢量性,归纳： 某一过程物体末动量P2与初动量P1之 差，称为动量的变化量P。 注：动量的变化量P也是矢量、但它是 过程量。,例题： 1.如图所示，两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止自由滑下，到达斜面底端的过程中，两种情况具有的物理量相同的是： A.重力的冲量 B.弹力的冲量 C.合力的冲量 D.刚到达底端时的动量 E.刚到达底端时的动能.,概念的对比和辨析,理解：1、左边是合力的冲量,2、右边是物体动量的改变（左因右果）,物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化,四、动量定理,3、动量变化的方向与合外力冲量的方向 一致,4、不仅适用于恒力，也适用于随时间变化的变力。,说明： （1）因果关系 动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因， （2）定量关系： 冲量是物体动量变化的量度 （这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量或物体所受各外力冲量的矢量和，注意计算方法。） （3）动量定理表述了过程量和状态变化量间的互求关系。 （4）动量的变化率概念（牛顿第二定律的动量形式）。 （5）表达式是矢量式。在一维的情况下，各个矢量必须以同一个规定的方向为正。,例关于冲量和动量，下列说法中哪些是错误的（ ） （A）冲量是反映力的作用时间累积效果的物理量 （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）冲量方向与动量方向一致,D 注：由动量定理，冲量的方向是与P的方向一致，P的方向与动量的方向无关。,D,例、某物体受到一个6NS的冲量作用，则 A.物体的动量一定减少 B.物体的末动量一定是负值 C.物体动量的增量一定与规定的正方向相反 D.物体受到的合外力一定与规定的正方向相反,CD,例1：玻璃杯从同一高度落下，掉在石头上比掉在草地上容易碎，这是由于玻璃杯与石块的撞击过程中（ ） （A）玻璃杯的动量较大 （B）玻璃杯受到的冲量较大 （C）玻璃杯动量变化较大 （D）玻璃杯的动量变化较快,动量定理的应用一：,注：在 “缓冲”现象中，P不能变小的，都是利用延长作用时间，减小作用力。,D,解释现象。,延伸：一个笔帽竖直放在桌面平放的纸条上，要求把纸条从笔帽下抽出，如果缓慢抽拉纸条笔帽必倒，若快速拉纸条，笔帽可能不倒，以下说法正确的是（ ） （A）缓慢拉动纸条时，笔帽受到冲量小 （B）缓慢拉动纸条时，纸对笔帽水平作用力小 （C）快速拉动纸条时，笔帽受到冲量小 （D）快速拉动纸条时，纸条对笔帽水平作用力小,跳高运动员在跳高时总是跳到沙坑里或跳到海绵上，这样做是为了（ ） A 减小运动员的动量变化 B 减小运动员所受的冲量 C 延长着地过程的作用时间 D 减小着地时运动员所受的平均冲力,CD,问题1：为什么驾驶汽车的驾驶员要系安全带， 安全气囊作用是什么？,问题2：为什么运动员接篮球时手臂都有弯曲动作？,1、物体动量变化一定，力F与时间t的关系 “缓冲”（延长作用时间）；减小作用时间； 2、作用力一定，动量变化与作用时间t的关系：时间的长P大，反之P小,应用动量定理定性解释物理现象,（1）沙坑、海绵、橡皮绳(细绳)、撞车防止和应用 （2）迅速砸、撞击,1、在日常行走中，若一个大人和一个小孩发生了碰撞，你将可能看到什么样的现象？,2、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？,3、用不同的力去骑自行车，要达到同样的速度，是用力大的先达到还是用力小的？,思考与讨论,建筑工人或蹦极运动员身上绑的安全带是有弹性的橡皮绳还是不易伸长的麻绳？,小实验,非弹性绳断,橡皮绳不断,思考与讨论,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？,思考与讨论,生活中的应用,包装用的泡沫材料,船靠岸时边缘上的废旧轮胎,生活中的应用,摩托车头盔里的衬垫,生活中的应用,生活中的应用,科学漫步,1、汽车的碰撞试验,1）汽车的安全气囊的保护作用,2）轿车前面的发动机舱并不是越坚固越好,动量定理的应用二：典型例析,一个质量为1kg的铁球，从沙坑上方由静止释放，下落1s后刚好落到沙坑表面,又经过0.2s铁球在沙中停止运动。假设沙子对铁球的阻力大小不变，求铁球在沙坑里运动时沙子对铁球的阻力。,变化:质量为4kg的物体，以10m/s的初速度滑到水平面上，物体与水平面间动摩擦因数=0.2，g=10m/s2,取初速度方向为正方向，则10分钟内物体受到的冲量为多少？,质量为m=0.1kg的小钢球从h1=5m高处自由下落,与地板碰撞后上升h2=1.8m,设碰撞时间t=0.2s,求钢球对地板的平均冲力. (请用两种不同的方法求解),例2、质量为1kg的物体，以30m/s的水平速度抛出，经4秒落地。 求：飞行过程中物体动量的变化量。,飞行过程中每秒的动量增量是否相同,直接求P很困难，但这一过程，受到的合外力是恒力，由I合得P 。,变式：以速度0竖直上抛一个质量为m的物体，不计阻力，物体在运动过程中（取竖直向上为正）。 （1）动量增量P随时间t变化的图线是( ),A B C D,C,（2）若纵轴表示动量的变化率，则动量变化率随时间t的变化图线是图中的哪一个？（取竖直向上为正）（ ）,D,思考：动能定理和动量定理,mv1,mv2,Ft,Fs,对比：讨论物体运动的某一个过程,例题1： 质量为m=1.0kg的小球从高h1=20m处下落到软垫上 ,反弹后上升的最大高度为h2=5.0m,小球与软垫的接触时间为t=1.0s, （1）求小球接触和离开软垫时的速度 v、v. （2）小球接触软垫过程中动量变化的大小和方向. （3）小球接触软垫过程中受到合力的冲量。,（4）小球接触软垫过程中软垫对小球的冲量。,（5）求软垫对小球的平均作用力。,思考：,把几个物理量进行一下对比 力 功 冲量 合力 总功 总冲量 速度 速度的变化 速度变化的原因？ 动能 动能的变化 动能变化的原因？ 动量 动量的变化 动量变化的原因？,2002年高考:（20分）蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个质量为60kg的运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为1.2s。若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小。（g10m/s2）,a,b,c,（97上海）某人身系弹性绳自高空P点自由下落，a点是弹性绳的原长位置，c是人所能到达的最低点，b是人静止地悬挂着时的平衡位置，不计空气阻力，则正确的是： A。从P至c