第1节动量定理 (4).ppt

第二节动量和动量定理,在上节课探究的问题中，发现碰撞的两个物体，它们的质量和速度的乘积mv在碰撞前后很可能是保持不变的，这让人们认识到mv这个物理量具有特别的意义，物理学中把它定义为物体的动量。一、动量(momentum)1、定义：物体的质量和速度的乘积，叫做物体的动量p。2、定义式:p=mv,例1、一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬物后被弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动（如图），碰撞前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？,讨论：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,试讨论以下几种运动的动量变化情况：1、物体做匀速直线运动2、物体做自由落体运动3、物体做平抛运动4、物体做匀速圆周运动,动量大小、方向均不变,动量方向不变，大小随时间推移而增大,动量方向时刻改变，大小随时间推移而增大,动量方向时刻改变，大小不变,思考与讨论：能量转移或转化（守恒）原理涉及两个物体以上的系统间的相互作用；而就一个物体而言，用“功能关系”描述了物体受力在空间积累上的效果是动能这一状态量的改变，即动能定理。“动量不变”也涉及两个物体以上的系统间的相互作用；那么就一个物体而言，动量的改变是由什么引起的呢？你能设计简化模型证明你的结论吗？,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,二、冲量、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，2、定义式：I=Ft3、单位：牛秒（Ns）4、冲量是矢量：方向由力的方向决定。若F为力，则冲量的方向跟这力F的方向相同5、冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应。,三、动量定理1、内容：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，这就是动量定理。,2、表达式：,或,3、理解：物理研究方法：过程量可通过状态量的变化来反映；表明合外力的冲量是动量变化的原因；,三、动量定理1、内容：,2、表达式：,或,3、理解：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，甚至还可成某一角度。,引入：我们以“匀变速直线运动”模型证明了动量定理。即物体受恒力的情景。但是碰撞过程中或实际情景中，物体受到的都不是恒力，那么我们可以如何简化处理呢？,在变力情景下，可以采用“平均受力”简化处理,或,应用：1、如图所示，一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45m/s，设球棒与垒球的作用时间为0.01s。求球棒对垒球的平均作用力。,思考题：你准备选哪个物体作为研究对象？在题述过程中研究对象受到哪些力的作用？合力的作用时间多长？物体初动量和末动量各是多大？选定哪个方向为正方向？本题中的力是恒力还是变力？能用动量定理求解吗？,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，还可以解决一般变速或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；动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。,运用动量定理解题步骤：（1）确定研究对象；（2）明确研究过程，对研究对象进行受力分析；（3）选定正方向；（4）找出物体的初末状态并确定相应的动量；（5）根据动量定理列方程求解；,P一定，t短则F大，t长则F小；,动量定理解释生活现象由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,表达式,矢量性,作用效果,受多个力的计算问题,冲量,功,矢量,标量,改变动量,改变动能,平行四边形定则求合冲量,代数运算法则求总功,五、冲量与功的比较,六、动量定理与动能定理的比较,表达式,矢量性,物理意义,运用情景,动量定理,动能定理,矢量式,标量式,反映了力的时间积累效果,反映了力的空间积累效果,一段时间内的速度变化问题,一段位移内的速度变化问题,练习1、一个质量为0.3kg的小球，在光滑水平面上以6m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小为4m/s。则碰撞前后墙对小球的冲量大小I及碰撞过程中墙对小球做的功W分别为（）A、I=3kgm/sW=-3JB、I=0.6kgm/sW=-3JC、I=3kgm/sW=7.8JD、I=0.6kgm/sW=3J,小结：1、求变力功的基本途径是用动能定理；求变力冲量的基本途径是用动量定理。2、动能定理是标量方程，动量定理是矢量方程。,练习2：一个力作用在物体上，下列叙述正确的是（）A.若力对物体做功为零，则物体的动量变化一定为零。B.若力的冲量为零，则物体的动能变化量一定为零。C.若力两次做功相同，则对应的动量的变化量一定相同。D.若力的两次冲量相同，则对应的动能变化量一定相同。,小结：1、功是跟位移相联系，冲量是跟时间相联系，功和冲量都是过程量；2、动能是跟瞬时速率相联系，动量是跟瞬时速度相联系，动能和动量都是状态量。3、在概念题中，通常以竖直上抛运动、平抛物体的运动和匀速圆周运动等几种特殊运动为例进行实例分析回答“可能”或“一定”等问题,练习3：自A点以某一速度竖直上抛出小球，球从抛出点A上升到最高点B，又从B返回A点的过程中，空气阻力的大小不变，则上升与下降过程中，关于冲量与做功的下列说法中正确的是：（）A.上升与下降过程空气阻力的冲量相同B.上升过程中重力的冲量小于下降过程C.上升与下降过程空气阻力做功相同D.上升与下降过程重力做功的值相同,小结：1.冲量与时间相对应，是矢量；功与位移相对应，是标量2.受力分析