选修十六动量守恒定律PPT课件.ppt

选修3 5第十六章动量守恒定律 全章知识复习 授课人 陈健 时间 3月13日 1 三个概念 一个定理 动量 冲量 动量变化量 一个定律 2 动量 1 定义式 p mv 2 单位符号 kg m s 3 对动量的理解 1 矢量性 方向与速度方向一致 2 瞬时性 指某一时刻的动量 是状态量 3 相对性 速度具有相对性 方向与速度方向相同 3 动量的变化量 注意方向 方向与 v的方向相同 4 试讨论以下几种运动的动量变化情况 物体做匀速直线运动 物体做自由落体运动 物体做平抛运动 物体做匀速圆周运动 大小 方向均不变 方向不变 大小变化 方向 大小都变化 大小不变 方向变化 5 在下列几种常见的运动中 在任意相等的时间内 动量变化量相等的是 习题1 A物体做匀速直线运动 B物体做自由落体运动 C物体做平抛运动 D物体做匀速圆周运动 ABC 6 冲量 1 定义式 2 单位 牛秒 符号是N S I Ft 变力的冲量一般用I P2 P1求解 注意 恒力的冲量一般用I Ft求解 7 3 对冲量的理解 2 过程性 1 矢量性 3 绝对性 若力为变力 冲量方向应与动量变化量的方向一致 冲量的作用与一段时间相对应 是过程量 因为力与时间与参照系的选取无关 所以冲量的大小 方向与参照系的选取无关 若力为恒力 冲量方向应与力的方向一致 8 2 支持力的冲量 如图所示 质量为2kg的物体沿倾角为30 高为h 5m的光滑斜面由静止从顶端下滑到底端的过程中 求 习题2 1 重力的冲量 3 合外力的冲量 g 10m s2 9 物体所受合力的冲量等于物体动量的变化 动量定理 10 动量定理适用于恒力 也适用于变力 对于变力 式中的F应理解为变力在作用时间里的平均值或是平均作用力 如铁锤钉钉子 说明 11 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 ABCD 习题3 C 12 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 取竖直向上为正 t P t 0 t t P t 0 t P t 0 ABCD D 习题4 D 13 运用动量定理解题的基本步骤和方法 1 明确对象 3 明确过程初 末动量 规定正方向 列方程 4 解方程 求未知量 2 明确过程 对物体受力分析 14 质量为50kg的工人 身上系着长为5m的弹性安全带在高空作业 不慎掉下 若从弹性绳开始伸直到工人落到最低点经历的时间为0 5s 求弹性绳对工人的平均作用力 g 10m s2 习题5 15 物体A和B用轻绳相连挂在轻弹簧下静止不动 如图a所示 A的质量为m B的质量为M 将连接A B的绳烧断后 物体A上升经某一位置时的速度大小为v 这时物体B的下落速度大小为u 如图b所示 在这段时间里 弹簧弹力对物体A的冲量是 A mv B mv Mu C mv Mu D mv mu D 习题6 16 1 内容是什么 不受外力或受到的外力为零 严格条件 内力远大于外力 近似条件 某一方向上合力为零 在这个方向上成立 一个系统不受外力或所受外力的合力为零 这个系统的总动量保持不变 这个结论叫做动量守恒定律 m1 1 m2 2 m1 1 m2 2 2 成立条件有哪些 动量守恒定律 17 应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法 1 明确系统 3 分析系统所受外力情况 判断系统是否动量守恒 4 找到过程的始末状态 规定正方向 列方程 5 解方程 求未知量 2 明确过程 18 质量为m的小球从半径为R 光滑的半圆槽 质量为M 的A点由静止滑下 A B等高 如图所示 当m运动到槽的最低点C时速度为V1 此时槽的速度为V2 请列出系统动量守恒的方程式 V1 V2均以地面为参考系 习题7 问题 从A滑到C再到B的过程中 槽怎样运动 地面光滑 槽可以自由移动 19 质量为m的物体从半径为R光滑的半圆槽 质量为M 的A点由静止滑下 A B等高 如图1所示 关于物体m的运动 下列说法正确的是 A 若圆槽固定不动 则m可滑到B点 B 若圆槽可无摩擦的滑动 则m不能滑到B点 C m滑至圆槽底部时 无论圆槽动不动 其速率 D 若m下滑时圆槽可滑动 且地面有摩擦 则m不能滑到B点 习题8 20 如图所示 质量为M 1kg的长木板 静止放置在光滑水平桌面上 有一个质量为m 0 2kg大小不计的物体以6m s的水平速度从木板左端冲上木板 在木板上滑行了ts后跟木板相对静止 摩擦系数为0 1 g取10m s2 求 1 木板最终获得的速度 2 时间t 3 物体相对长木板滑行的位移 习题8 v0 21 判断1 质量为50kg的工人 身上系着长为5m的弹性安全带在高空作业 不慎掉下 若从弹性绳开始伸直到工人落到最低点经历的时间为0 5s 求弹性绳对工人的平均作用力 g 10m s2 判断2 质量为50kg的工人 身上系着长为5m的弹性安全带在高空作业 不慎掉下 若从弹性绳开始伸直到工人落到最低点弹性绳伸长了2m 求弹性绳对工人的平均作用力 g 10m s2 小结 在题中涉及到的物理量主要是F t m v时 考虑用动量定理求解 小结 在题中涉及到的物理量主要是F s m v时 考虑用动能定理求解 一 明确什么类型的题目用动量定理解步骤简单 22 2019 12 31 23 练习 如图所示 物体质量为m 初速度为v 冲上倾角为 的固定斜面 物体与斜面之间的动摩擦因数为 求物体冲到最高点所用的时间 解法一 用牛顿运动定律知识解 解得t v gsin gcos 解法二 用动量定理解 F合 mgsin mgcos F合t 0 mv规定沿斜面向上为正方向 解得t v gsin gcos 用任何一种方法 只要解出来就是高手 但考试时你会如何选择 24 物体A和B用轻绳相连挂在轻弹簧下静止不动 如图 a 所示 A的质量为m B的质量为M 将连接A B的绳烧断后 物体A上升经某一位置时的速度大小为v 这时物体B的下落速度大小为u 如图 b 所示 在这段时间里 弹簧弹力对物体A的冲量等于 A mv B mv Mu C mv Mu D mv mu 解 对B物 由动量定理 Mgt Mu gt u 对A物 由动量定理 IF mgt mv IF mgt mv mu mv D 例7 25 一 用动量定理解释现象 例8 人从高处跳下 与地面接触时双腿弯曲 这样是为了 A 减少落地时的动量B 减少动量的变化C 减少冲量D 减小地面对人的冲力 1 物体的动量的变化一定 此时力的作用时间越短 力就越大 力的作用时间越长 力就越小 D 2 作用力一定 力的作用时间越长 动量变化就越大 力的作用时间越短 动量变化就越小 例9 把重物压在纸带上 用一水平力缓缓拉动纸带 重物跟着纸带一起运动 若迅速拉动纸带 纸带就会从重物下抽出 解释这个现象的原因是 A 在缓缓拉动纸带时 纸带给重物的摩擦力大B 在迅速拉动纸带时 纸带给重物的摩擦力大C 在缓缓拉动纸带时 纸带给重物的冲量大D 在迅速拉动纸带时 纸带给重物的冲量大 C 26 能力 思维 方法 解析 在缓缓拉动时 两物体之间的作用力是静摩擦力 在迅速拉动时 它们之间的作用力是滑动摩擦力 由于滑动摩擦力f N 是动摩擦因数 而最大静摩擦力fm mN m是静摩擦系数 且 m 一般情况下可以认为f fm即滑动摩擦力f近似等于最大静摩擦力fm 因此 一般情况是 缓拉 摩擦力小 快拉 摩擦力大 故判断A B都错 27 能力 思维 方法 缓拉纸带时 摩擦力虽小些 但作用时间可以很长 故重物获得的冲量 即动量的改变量可以很大 所以能把重物带动 快拉时 摩擦力虽大些 但作用时间很短 故冲量小 所以重物动量的改变量小 因此答案C D正确 28 例10 某消防队员质量60Kg从一平台上跳下 下落2m后双脚触地 接着他用双腿弯曲的方法缓冲 使自身重心又下降了0 5s 在着地过程中 对他双脚的平均作用力估计为 29 30 能力 思维 方法 t h v平均 h v 2 2 h v 在触地过程中 有 N mg t m v 即N mg m v t mg mv 2 h v mg mv2 2h mg mgh h 5mg 因此答案B正确 31 能力 思维 方法 解题回顾 题中的 N mg t m v 许多同学在独立做题时容易做成N t m v而得出N 4mg的错误结论 32 2 曲线运动中动量的变化和冲量 33 二 曲线运动中动量的变化和冲量 例11 质量为m的物体作平抛运动 求抛出后第2个t秒内物体动量的变化 分析 由动量定理 p I合 mgt 方向竖直向下 例12 质量为m的小球用长为L的细线挂在O点 将小球向右拉开 使细线与竖直方向成 角后无初速释放 已知小球运动到最低点所需的时间为t 求这个过程中重力和合力的冲量 分析 IG mgt 方向竖直向下 由动量定理 I合 p mv 0 由机械能守恒可得 v 2gL 1 cos 1 2 方向水平向左 则I合 m 2gL 1 cos 1 2 拉力的冲量呢 34 例13 一质点在水平面内以速度v做匀速圆周运动 如图 质点从位置A开始 经1 2圆周 质点所受合力的冲量是多少 解 质点做匀速圆周运动 合力是一个大小不变 但方向不断变化的力 注意 变力的冲量一般不能直接由F t求出 可借助 F t p间接求出 即合外力力的冲量由末动量与初动量的矢量差来决定 以vB方向为正 因为vA v vB v 则 p vB vA v v 2 v 合力冲量与vB同向 35 36 三 用动量定理解决变质量问题 思考 宇宙飞船以v的速度在宇宙空间运动 飞船的横截面积为s 当进入有宇宙尘埃的区域时 每立方米中有n个小颗粒 每个小颗粒的质量为m 如小颗粒碰到飞船时可认为是静止的 且碰上就粘在飞船上 为保持匀速运动 飞船发动机的牵引力大小为多少 37 练习 高压采煤水枪出水口的截面积为S 水的射速为 射到煤层上后 水速度为零 若水的密度为 求水对煤层的冲力 38 一质量为m的小球 以初速度v0沿水平方向射出 恰好垂直地射到一倾角为30 的固定斜面上 并立即反方向弹回 已知反弹速度的大小是入射速度大小的3 4 求在碰撞中斜面对小球的冲量大小 思维训练1 04年广东 解 小球在碰撞斜面前做平抛运动 设刚要碰撞斜面时小球速度为v 由题意 v的方向与竖直线的夹角为30 且水平分量仍为v0 如右图 由此得v 2v0 碰撞过程中 小球速度由v变为反向的3v 4 碰撞时间极短 可不计重力的冲量 由动量定理 斜面对小球的冲量为 由 得 39 思维训练2 02年26题 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 g 10m s2 40 质量为m1的气球下端用细绳吊一质量为m2的物体 由某一高处从静止开始以加速度a下降 经时间t1绳断开 气球与物体分开 再经时间t2气球速度为零 不计空气阻力 求此时物体m2的速度是多大 思维训练3 解 画出运动过程示意图 本题可用牛顿第二定律求解 但过程繁琐 用动量定理可使解题过程大大简化 以 m1 m2 物体系为研究对象 分析受力 细绳断开前后整体所受合外力为 F m1 m2 a一直不变 对系统 m1 m2 用动量定理 m1 m2 at1 m1 m2 at2 m2v 0 得 v m1 m2 t1 t2 a m2方向竖直向下 41 思维训练4 长为L的轻绳一端系于固定点O 另一端系质量为m的小球 将小球从O点正下方L 4处 以一定初速度水平向右抛出 经一定时间绳被拉直以后 小球将以O为支点在竖直平面内摆动 已知绳刚被拉直时绳与竖直线成600角 如图所示 求 1 小球水平抛出时的初速度 0 2 在绳拉紧的瞬间 支点O受到的冲量I 3 小球摆到最低点时 绳所受拉力T 42 思维训练5 据报载 1962年 一架 子爵号 客机