选修第十六动量守恒定律PPT课件

-,1,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,-,2,三个概念,一个定理,动量,冲量,动量变化量,一个定律,-,3,动量,1、定义式：,p=mv,2、单位符号：,kgm/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）,-,4,动量的变化量,注意方向,方向与v的方向相同,-,5,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,-,6,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,-,7,冲量,1、定义式：,2、单位：,牛秒，符号是NS,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。,-,8,3、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；,-,9,（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),-,10,物体所受合力的冲量等于物体动量的变化,动量定理,-,11,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,-,12,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,-,13,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,-,14,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,-,15,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,-,16,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)mvMu(C)mvMu(D)mvmu,D,习题6,1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。,m11+m22=m11+m22,2成立条件有哪些？,动量守恒定律,-,18,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,-,19,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。,-,20,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,Cm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,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,-,22,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,-,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)mvMu(C)mvMu(D)mvmu,解：对B物，由动量定理,Mgt=Mu,gt=u,对A物，由动量定理,IFmgt=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)=2h/v.在触地过程中，有（N-mg）t=mv，即N=mg+mv/t=mg+mv/(2h/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=mv,许多同学在独立做题时容易做成Nt=mv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=m2gL(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Ft求出，可借助Ftp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，vBv，,则pvB-vAv-（-v）2v，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。（g10m/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。,-,4