2012高二物理课件：第十六章2动量和动量定律(人教版选修3-5).ppt

2,动量和动量定律,知识点1动量及动量的变化量1动量(1)定义：物体的质量m与速度v的乘积称为物体的动量,用字母_表示，即_.,p,pmv,(2)动量的矢量性：动量既有大小，又有方向，是_动量的方向与_的方向一致，运算遵循矢量运算法则,(3)单位：国际单位是千克米每秒，符号是_.,(4)动量具有相对性：选取不同的参考系，同一物体的速度可能不同，物体的动量也就不同，即动量具有相对性通常在不说明参考系的情况下，物体的动量是指相对地面的动量,kgm/s,速度,矢量,(5)动量与速度、动能的区别和联系,2.动量的变化量(1)定义：物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差，即,_.,ppp,(2)动量的变化量p也是矢量，其方向与速度的改变量v相同(3)因为pmv是矢量，只要m的大小、v的大小和v的方向三者中任何一个发生了变化，动量p就发生变化,(4)动量变化量p的计算,当物体做直线运动时，只需选定正方向，与正方向相同的动量取正，反之取负若p是正值，就说明p的方向与所选正方向相同；若p是负值，则说明p的方向与所选正方向相反,当初、末状态动量不在一条直线上时，可按平行四边形,定则求p的大小和方向,知识点2冲量1冲量(1)概念：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量,(2)定义式：_.,IFt,(3)物理意义：冲量是反映力的作用对时间的累积效应的物理量，力越大，作用时间越长，冲量就越大(4)单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛秒，符号为Ns.,2冲量的理解(1)冲量的绝对性由于力和时间均与参考系无关，所以力的冲量也与参考系的选择无关(2)冲量是_冲量的运算服从平行四边形定则，合冲量等于各外力的冲量的矢量和，若整个过程中，不同阶段受力,不同，则合冲量为各阶段冲量的矢量和,矢量,(3)冲量是过程量，它是力在一段时间内的积累，它取决于力和时间这两个因素所以求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量,3冲量的计算(1)恒力的冲量,公式IFt适用于计算某个恒力的冲量，这时冲量的数值等于力与作用时间的乘积，冲量的方向与恒力方向一致若力为同一方向均匀变化的力，该力的冲量可以用平均力计算，若力为一般变力则不能直接计算冲量,(2)变力的冲量,变力的冲量通常可利用动量定理Ip求解,可用图象法计算如图1621所示变力冲量，若某一力方向恒定不变，那么在Ft图象中，图中阴影部分的面积就表示力在时间tt2t1内的冲量,图16214冲量与功,(1)联系：冲量和功都是力作用过程的积累，是过程量(2)区别：冲量是矢量，是力在时间上的积累，具有绝对性；,功是标量，是力在位移上的积累，有相对性,【例题】如图1622所示，质量为m的小球，从沙坑上方自由下落，经过时间t1到达沙坑表面，又经过时间t2停在沙坑里求：,图1622,(1)沙对小球的平均阻力F；,(2)小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I.,解析：设刚开始下落的位置为A，刚好接触沙的位置为B，在沙中到达的最低点为C.(1)在下落的全过程对小球用动量定理：重力作用时间为t1t2，而阻力作用时间仅为t2，以竖直向下为正方向，有：mg(t1t2)Ft20,(2)仍然在下落的全过程对小球用动量定理：在t1时间内只有重力的冲量，在t2时间内为总冲量(已包括重力冲量在内)，以竖直向下为正方向，有：mgt1I0，解得Imgt1.,1如图1623所示，质量为m的小球由高为H的光滑固定斜面顶端无初速滑到底端过程中，重力、弹力、合力的冲量各是多大？,图1623,知识点3动量定理,1内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个,过程中所受力的冲量这个关系叫做动量定理,2表达式：Ip或Ftmvmv.3对动量定理的理解,(1)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因(2)动量定理的表达式是矢量式，它说明合外力的冲量跟物,体动量变化量不仅大小相等，而且方向相同,(3)动量的变化率和动量的变化量,于物体所受的合外力而由动量定理Ip可知动量的变化量取决于合外力的冲量，它不仅与物体的受力有关，还与力的作用时间有关(4)动量定理具有普遍性，即不论物体的运动轨迹是直线还是曲线，不论作用力是恒力还是变力，不论几个力的作用时间是相同还是不同都适用,4动量定理的应用(1)定性分析有关现象,p一定时，t越小，F越大；t越大，F越小p越大，而t越小，F越大p越小，而t越大，F越小,(2)应用动量定理解决问题的一般步骤,审题，确定研究对象：对谁、对哪一个过程,对物体进行受力分析，分析力在过程中的冲量，或合力,在过程中的冲量,抓住过程的初、末状态，选定参考方向，对初、末状态,的动量大小、方向进行描述,根据动量定理，列出动量定理的数学表达式写清各物理量之间关系的补充表达式求解方程组，并分析作答,【例题】如图1624，质量为M的汽车带着质量为m的拖车在平直公路上以加速度a匀加速前进，当速度为v0时拖,车突然与汽车脱钩，到拖车停下瞬间司机才发现若汽车的牵引力一直未变，车与路面的动摩擦因数为，那么拖车刚停下时，汽车的瞬时速度是多大？,图1624,解析：以汽车和拖车系统为研究对象，全过程系统受的合外力始终为(Mm)a，该过程经历时间为v0/g，末状态拖车的动量为零全过程对系统用动量定理可得：,2如图1625，质量为m1kg的小球由高h10.45m处自由下落，落到水平地面后，反弹的最大高度为h20.2m，从小球下落到反弹到最高点经历的时间为t0.6s，g取10m/s2.求：小球撞击地面过程中，球对地面的平均压力F的大小,图1625,解：以小球为研究对象，从开始下落到反弹到最高点的全过程动量变化为零，根据下降、上升高度可知其中下落、上升分别用时t10.3s和t20.2s，因此与地面作用的时间必为t30.1s由动量定理得：mgtFt30代入数据解得F60N.,题型1,动量及动量变化的计算,【例题】羽毛球是速度较快的球类运动之一，运动员扣杀羽毛球的速度可达到342km/h，假设球飞来的速度为90km/h，运动员将球以342km/h的速度反向击回设羽毛球的质量为5g，试求运动员击球过程中羽毛球动量的变化量,解析：以球飞来的方向为正方向，则,所以动量的变化量,pp2p10.600kgm/s,即球的动量变化大小为0.600kgm/s，方向与球飞来的方向,相反,答案：0.600kgm/s方向与球飞来的方向相反,规律总结：动量变化量是矢量运算问题，应先规定正方向，将矢量运算变为代数运算，再由pp2p1完成计算,1质量为2kg的球，以10m/s的水平速度与竖直墙正碰，,碰后以10,m/s的速度返回，求球在与墙碰撞过程中动量的变,化量解：先取初速度方向为正方向，pmv2mv12(10)kgm/s210kgm/s40kgm/s，方向与初速度方向相反,题型2,用动量定理求冲量,【例题】如图1626甲所示，物体A和B用轻绳相连，挂在轻质弹簧下静止不动，A的质量为m，B的质量为M，当连接A、B的绳突然断开后，物体A上升经某一位置时的速度大小为v，这时物体B下落的速度大小为u，如图1626乙所示，在这段时间里，,弹簧的弹力对物体A的冲量为(,),图1626,Amv,BmvMu,CmvMu,Dmvmu,解析：该题涉及的物体较多，可选B为研究对象，在B下落的这段时间t内，其动量向下增加Mu，B只受重力作用，由动量定理，,重力mg，方向向下，弹簧的弹力，方向向上，但弹力是变力，所以要计算弹力的冲量只能应用动量定理来解决以A为研究对象，其动量在时间t内向上增加为mv，设弹力的冲量为I，由动量定理有Imgtmv.解得Im(vu)故正确选项为D.,答案：D,规律总结：求一个变力的冲量时，若该力是均匀变化的，可转化为恒力(平均力F)求解，也可用动量定理求解；若该力不是均匀变化的，只能用动量定理求解.,2如图1627所示，将质量为m的小球用力下拉一段距离后，由静止释放，今测得经t时间球达到最高点，求此过程中弹簧弹力的冲量,图1627,解：由动量定理得Imgt0,故Imgt，即为所求弹簧弹力的冲量，方向竖直向上,题型3,用动量定理求冲力,【例题】质量为50kg的杂技演员，在距弹簧床3.2m高处自由下落，着床后被弹向网上1.8m高处已知演员与网的接触时间为2s，则演员对网的平均冲击力的大小为多少？,解析：方法一：选演员为对象，设其刚触网时的速率为v，即自由下落末速度，有,在演员与网相互作用过程中，受竖直向下的重力mg、网对,人竖直向上的平均作用力F，如图1628所示,图1628,取向上为正方向，据动量定理有,(Fmg)tmvm(v),850NF方向竖直向上方法二：设自由下落时间为t1，与网作用时间为t2，弹起上抛阶段时间为t3.,由牛顿第三定律知，演员对网的作用力为850N，方向竖,直向下(结论中要说明矢量的方向),答案：850N,规律总结：先弄清物理情景，然后根据不同的运动性质确定选取