《动量动量守恒》PPT课件.ppt

1、动量 动量守恒定律,视频.mp4,问题：一个质量为m的静止物体，在力F 的作用下开始运动，经过时间t 将获得多大的速度?,解：物体在力F作用下得到的加速度为:,经时间t，据v=at 得 物体获得的速度：,拓展分析：整理可得Ft=mv，由此我们得到：对于一个原来静止的物体（v0=0,m一定），要使它获得某一速度，你可采用哪些方法,答：可以用较大的力作用较短的时间； 可以用较小的力作用较长的时间 。,结论：对于一个原来静止的物体，只要作用力F和力的作用时间t的乘积Ft相同，这个物体就获得相同的速度也就是说：对一定质量的物体，力所产生的改变物体速度的效果，是由Ft这个物理量决定的。,冲量是矢量，它的

2、方向是由力的方向决定的，如果力的方向在作用时间内不变，冲量的方向就跟力的方向相同,冲量的国际单位是：牛秒（Ns）。,物理意义：冲量是表示力对时间的积累效应。,冲量力F和力的作用时间t的乘积Ft叫做力的冲量。通常用符号I来表示冲量，则：,I=Ft,冲量是过程量。,【说明】,(计算恒力的冲量）,动量是矢量，动量的方向和速度方向相同。,动量的国际单位是：千克米/秒（kgm/s）。,物理意义：动量是描述物体处于某一运动状态时的物理量。,动量运动物体的质量和速度的乘积叫做动量。用符号p表示，即：,P=mv,动量是状态量。,【说明】,讨论： 试证明冲量的单位Ns与动量的单位kgm/s是相同的。 我们说物体

3、的动量在变化，包括几种情况，举例说明。,【例】一个质量是0.2kg的钢球，以2m/s的速度水平向右运动，碰到一块坚硬的大理石后被弹回，沿着同一直线以2 m/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？,解：取水平向右的方向为正方向， 碰撞前钢球的速度v=2m/s， 碰撞前钢球的动量为： p=mv=.kgm/s=0.4kgm/s. 碰撞后钢球的速度为v=-2m/s, 碰撞后钢球的动量为： p=mv=-.kgm/s=-0.4kgm/s. 碰撞前后钢球动量的变化为： p=p-p=-0.4kgm/s-0.4kgm/s=-0.8 kgm/s 且动量变化的方向向左。,【例】对于力的冲量

4、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 CF1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 【例】质量m为3kg的小球，以2m/s的速率绕其圆心o做匀速圆周运动，小球从A转到B的过程中动量的变化为多少？从A转到C的过程中，动量变化又为多少？,B,v =v0,F 作用了时间 t,质量为M 的物体在光滑水平面上受水平恒力F 的作用下，经过时间t，速度由v0 变为 vt。,分析：,由牛顿第二定律知：F =

5、 m a,而加速度：,整理得：,可以写成：,动量定理物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。即：,【说明】,F合 t=mvtmv0,I合=p,公式中F合是物体所受合外力，t是物体从初动量变化到末动量所需时间, vt是末速度，v0是初速度。,(2)适用范围：适用于恒力及随时间变化的变力。对于变力情况，动量定理中的F合应理解为变力在时间内的平均值。,(3)用动量定理解释现象可分为下列三种情况： 1、p一定，t短则F大，t长则F小 2、F一定，t短则p小，t长则p大 3、t一定，F短则p小，F长则p大,质量为0，5Kg的锤子以25m/s的速度打在铁板上，以10m/s的速度弹回，设接触时间为0，02s

6、。求锤子对铁板的平均作用力,存在相互作用的两个或两个以上的物体所组成的整体系统（系统可按解决问题的需要灵活选取),内力：系统内各个物体间相互用力称为内力。,外力：系统外其他物体作用在系统内任何一个物体上的力称为外力。,唯有确定了系统后，才能确定内力和外力,根据动量定理,当一个物体受到的合外力为零,在冰面上静止着一个大运动员和一个小运动员，他们相互推一下，会出现什么样的情况？,问题？,演示,(V1V2),解：取向右为正方向,碰撞之前总动量：,P=P1+P2=m1v1+m2v2,碰撞之后总动量:,P=P1+P2=m1V1+m2V2,理论推导,理论分析, F1 = F2,即,故 p = p,在碰撞过

7、程中,设光滑水平面有两物体质量分别为m1和m2，速度分别为v1和v2，发生相互作用后它们的速度分别为v1和v2 作用前总动量为m1v1+m2 v2 作用后总动量为m1v1+m2 v2 m1、m2间作用力平均为F，作用时间为t 对m1：Ft=m1v1-m1v1 对m2：Ft=m2v2-m2v2 由牛顿第三定律得：F=-F 联立得：m1v1-m1v1+m2v2-m2v2=0 即：m1v1+m2v2=m1v1+m2v2,理论推导,第一章 碰撞与动量守恒定律,1、内容：一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。,2、公式：,3、守恒条件为：,a)F合=0（严格条件）,c)某方向上

8、外力之和为零，在这个方向上成立,b)F内 远大于F外（近似条件）,P= P,动量守恒定律,动量守恒定律,4、适用对象：,(1): 正碰、斜碰和任何形式的相互作用,(2):由两个或者多个物体组成的系统,(3):高速运动或低速运动,(4):宏观物体或微观物体,两小车在运动过程中，相互排斥的磁力属于内力，整个系统的外力即重力和支持力的和为零，所以系统动量守恒。,思考分析,系统所受的外力有：重力、地面对木块支持力、竖直墙对弹簧的支持力，三者之和不为零，所以系统动量不守恒。,思考分析,系统初动量为零的情况,爆炸类问题,（双选）关于动量守恒的条件，下列说法中正确的是（ ）,A只要系统受到弹力作用，动量不可

9、能守恒 B只要系统做加速运动，动量就不守恒 C只要系统所受合外力恒定，动量守恒 D只要系统所受外力的合力为零，动量守恒,BD,A物体在光滑的水平地面上运动，与静止在同一水平面的B物体相碰，碰后A继续沿原方向运动，但速度减为原来的一半，已知A、B两物体质量的比是2:1，则碰后两物体的速度之比是（ ） A1:1 B1:2 C1:4 D2:1,B,基本概念,动 量 守 恒 定 律,由相互作用的物体组成 系统中各物体间的相互作用力 外部其他物体对系统的作用力,内容：物体在碰撞时，如果系统所受到的合外力为零，则系统的总动量保持不变 表达式：,条件: 系统不受外力或所受外力之和为零,（在宏观和微观领域都适

10、用）,动量守恒定律,小结,系统： 内力： 外力：,动量守恒定律,项目,公式,内容,应用对象,动量守恒条件,特点,系统不受外力或所受外力的合力为零，这个系统的动量就保持不变。,系统,研究的系统不受外力或合外力为零，或满足系统所受外力远小于系统内力。,动量是矢量，式中动量的确定一般取地球为参照物。,小 结,动量定理物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。即：,【说明】,F合 t=mvtmv0,I合=p,公式中F合是物体所受合外力，t是物体从初动量变化到末动量所需时间, vt是末速度，v0是初速度。,动量定理表达的含义有以下几方面：冲量是物体动量变化的原因。物体动量变化的大小和它所受合外力冲量的大小

11、相等。 物体所受合外力冲量的方向和物体动量变化的方向相同。 适用范围：适用于恒力及随时间变化的变力。对于变力情况，动量定理中的F合应理解为变力在时间内的平均值。,【注意】 动量定理可由牛顿第二定律以及加速度的定义式导出，故它是牛顿第二定律的另一种形式，但是两者仍有很大区别： 牛顿第二定律是一个瞬时关系式，它反映某瞬时物体所受合外力与加速度之间关系（仅当合外力为恒力时，a为恒量，整个过程与某瞬时是一致的）； 而动量定理是研究物体在合外力持续作用下，在一段时间里的累积效应，在这段时间内，物体的动量发生变化 应用动量定理时，应特别注意p是矢量差，F合是合外力,【例】钉钉子时为什么要用铁锤而不用橡皮锤

12、，而铺地砖时却用橡皮锤而不用铁锤？,解析：钉钉子时用铁锤是因为铁锤形变很小，铁锤和钉子之间的相互作用时间很短，对于动量变化一定的铁锤，受到钉子的作用力很大，根据牛顿第三定律，铁锤对钉子的作用力也很大，所以能把钉子钉进去橡皮锤形变较大，它和钉子之间的作用时间较长，同理可知橡皮锤对钉子的作用力较小，不容易把钉子钉进去但在铺地砖时，需要较小的作用力，否则容易把地砖敲碎，因此铺地砖时用橡皮锤，不用铁锤 点拨：根据动量定理，利用对作用时间的调整来控制作用力的大小,【例】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，速度的大小为45m/s。设球棒与垒球的作用时间

13、为0.01s，球棒对垒球的平均作用力有多大？,【例】一质量为100g的小球从0.8m高处自由下落到一个沙坑里，若从小球接触沙坑到小球陷至最低点经历了0.2s，则这段时间内沙坑对小球的平均作用力为多少? （g取10m/s2，不计空气阻力）,动量守恒定律和牛顿运动定律,用牛顿运动定律推导动量守恒定律,实验探究,气垫导轨上进行实验验证：,1、探究过程： （1）调整导轨使之处于水平状态，并使光电计时器系统正常工作 （2）导轨上一小车（m2）静止，用另一质量不同的小车（m1）与其碰撞，观察并记录两小车滑片通过光电门时间 （3）测量小车碰撞前后的速度，计算碰撞前后两小车的总动量,Go,第一章 碰撞与动量守恒定律,2、数据分析,3、实验结论,第一章 碰撞与动量守恒定律,（已知：m1=250g，L1=0.870cm；m2=60g，L2=0.510cm）,动量守恒定律： 1、内容：物