动量和动量定理ppt.ppt

第8节动量和动量定理 是状态量 一 动量 1 概念 在物理学中 物体的质量m和速度v的乘积叫做动量 2 定义式 P mv 3 单位 千克米每秒 符号是kg m s 4 对动量的理解 2 瞬时性 1 矢量性 运算遵循平行四边形定则 3 相对性 物体的动量与参考系的选择有关 讨论一下动量和动能的关系 1 动量和动能都是描述物体运动过程中的某一状态 2 动量是矢量 动能是标量 动量发生变化时 动能不一定发生变化 动能发生变化时 动量一定发生变化 3 定量关系 动量发生变化 速度大小改变方向不变 速度大小不变方向改变 速度大小和方向都改变 动能改变 动能改变 动能不变 若速度变化 Ek可能为零 kg m2 s2 J 标量 Ek mv2 2 动能 若速度变化 则 p一定不为零 kg m s N S 矢量 p mv 动量 动量与动能有什么区别 动量与动能间量值关系 思考与讨论 例1 两小球的质量分别是m1和m2 且m1 2m2 当它们的动能相等时 它们的动量大小之比是 动量的变化 p 1 某段运动过程 或时间间隔 末状态的动量p 跟初状态的动量p的矢量差 称为动量的变化 或动量的增量 即 2 动量变化的三种情况 大小变化 方向改变或大小和方向都改变 p p p 3 同一直线上动量变化的运算 1 一个质量是0 1kg的钢球 以6m s的速度水平向右运动 碰到一块坚硬的障碍物后被弹回 沿着同一直线以6m s的速度水平向左运动 碰撞前后钢球的动量有没有变化 变化了多少 方向如何 课堂练习 2 质量为m的钢球自高处落下 以速率v1碰地 竖直向上弹回 与水平地面碰撞时间极短 离地时速率为v2 在碰撞过程中 钢球动量变化为多少 课堂练习 定义 作用在物体上的力和作用时间的乘积 叫做该力对这个物体的冲量I 用公式表示为I Ft 2 单位 在国际单位制中 冲量的单位是牛 秒 符号是N S 二 冲量 3 冲量是矢量 方向由力的方向决定 若为恒定方向的力 则冲量的方向跟这力的方向相同 4 冲量是过程量 反映了力对时间的积累效应 由图可知F t图线与时间轴之间所围的 面积 的大小表示对应时间t0内 力F0的冲量的大小 思考与讨论 如果在一段时间内的作用力是一个变力 又该怎样求这个变力的冲量 公式I Ft中的F必须取平均值 思考与讨论 动量的变化与速度的变化有关 而速度的变化是因为有加速度 而牛顿第二定律告诉我们 加速度是由物体所受的合外力产生的 牛顿第二定律推导动量的变化 设置物理情景 质量为m的物体 在合力F的作用下 经过一段时间t 速度由v变为v 如是图所示 分析 由牛顿第二定律知 而加速度定义有 变形可得 F ma 联立可得 p t 这就是牛顿第二定律的另一种表达形式 表明 动量的变化与力的时间积累效果有关 三 动量定理 1 内容 物体所受合外力的冲量等于物体动量的增量 这就是动量定理 2 表达式 或 3 加深理解 1 物理研究方法 过程量可通过状态量的变化来反映 2 表明合外力的冲量是动量变化的原因 3 动量定理是矢量式 合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同 合外力冲量的方向与合外力的方向或速度变化量的方向一致 但与初动量方向可相同 也可相反 甚至还可成角度 动量定理的适用范围 1 动量定理不但适用于恒力 也适用于随时间变化的变力 对于变力 动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值 2 动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的问题 还可以解决曲线运动中的有关问题 将较难的计算问题转化为较易的计算问题 3 动量定理不仅适用于宏观低速物体 也适用于微观现象和变速运动问题 动量定理的优点 不考虑中间过程 只考虑初末状态 水平面上一质量为m的物体 在水平恒力F作用下 由静止开始做匀加速直线运动 经时间t后撤去外力 又经过时间2t物体停下来 设物体所受阻力为恒量 其大小为 F F 2 F 3 F 4 解 整个过程的受力如图所示 对整个过程 根据动量定理 设F方向为正方向 有 F f t f 2t 0 得f F 3 C 例2 2020 3 17 17 可编辑 例3 质量为m的物体放在水平地面上 在与水平面成 角的拉力F作用下由静止开始运动 经时间t速度达到v 在这段时间内拉力F和重力mg冲量大小分别是 A Ft 0B Ftcos 0C mv 0D Ft mgt D 例4 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 g 10m s2 求 1 重力的冲量 2 支持力的冲量 3 合外力的冲量 解析 此题物体下滑过程中各力均为恒力 所以只要求出力作用时间便可用I Ft求解 合外力的冲量IF合 F合 t mgsin300t 20N s 由牛顿第二定律F ma得 下滑的加速度a g sin 5m s2 由s at2 2得下滑时间 重力的冲量IG mg t 2 10 2N s 40N s 支持力的冲量IF F t mgcos300 t 20N s 动量定理的应用步骤 1 确定研究对象 一般为单个物体 4 选定正方向 确定在物理过程中研究对象的动量的变化 5 根据动量定理列方程 统一单位后代入数据求解 2 明确物理过程 受力分析 求出合外力的冲量 3 明确研究对象的初末状态及相应的动量 动量定理解释生活现象 P一定 t短则F大 t长则F小 由Ft P可知 t一定 F大则 P大 F小则 P小 F一定 t长则 P大 t短则 P小 缓冲装置 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 生活中的应用 1 关于冲量和动量 下列说法中正确的是 A 冲量是反映力的作用时间积累效果的物理量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 冲量是描述物体状态的物理量 ABC 课堂练习 2 对于力的冲量的说法 正确的是 A 力越大 力的冲量就越大B 作用在物体上的力大 力的冲量也不一定大C F1与其作用时间t1的乘积F1t1的大小 等于F2与其作用时间t2的乘积F2t2的大小 则这两个冲量相同D 静置于水平地面上的桌子受到水平推力F的作用 经时间t始终处于静止状态 则此推力的冲量为零 B 3 甲 乙两个质量相同的物体 以相同的初速度分别在粗糙程度不同的水平面上运动 乙物体先停下来 甲物体又经较长时间停下来 下面叙述中正确的是 A 甲物体受到的冲量大B 乙物体受到的冲量大C 两个物体受到的冲量大小相等D 无法判断 C 4 玻璃杯从同一高度落下 掉在水泥地上比掉在草地上容易碎 这是由于在玻璃杯与水泥地撞击过程中 A 玻璃杯的动量较大B 玻璃杯受到的冲量较大 C 玻璃杯的动量变化较大D 玻璃杯的动量变化较快 D 5 人从高处跳到低处时 为了安全 一般都是让脚尖先着地 这样做是为了 C A 减小冲量B 减小动量的变化量C 增长与地面作用时间 从而减小冲力D 增大人对地面的压强 起到安全作用 课后练习 1 将0 5kg小球以10m s的速度竖直向上抛出 在3s内小球的动量变化的大小等于 kg m s 方向 若将它以10m s的速度水平抛出 在3s内小球的动量变化的大小等于 kg m s 方向 2 在光滑水平桌面上停放着A B小车 其质量mA 2mB 两车中间有一根用细线缚住的被压缩弹簧 当烧断细线弹簧弹开时 A车的动量变化量和B车的动量变化量之比为 3 重力10N的物体在倾角为37 的斜面上下滑 通过A点后再经2s到斜面底 若物体与斜面间的动摩擦因数为0 2 则从A点到斜面底的过程中 重力的冲量大小 N s 方向 支持力的冲量大小 N S 方向 摩擦力的冲量大小 N s 方向 合外力的冲量大小 N s 方向 4 质量为