高中物理-動量和動量定理課件

16.2

動量和動量定理1演示實驗：粉筆落地2讓粉筆從相同的高度分別落到水泥地上和墊有厚布的地上，觀察會有怎樣的現象發(fā)生。結果：落在水泥地上的粉筆斷了，而落在墊有厚布的地上卻沒有斷在日常生活中，有不少這樣的事例：跳遠時要跳在沙坑里；跳高時在下落處要放海綿墊子；從高處往下跳，落地后雙腿往往要彎曲；輪船邊緣及輪渡的碼頭上都裝

有橡皮輪胎等，這樣做的目的是為了什么呢？而在某些

情況下，我們又不希望這樣，比如用鐵錘釘釘子。這些

現象中的原因是什么呢？通過我們今天的學習來探究其

中的奧秘。一、動量（P）定義：物體的質量與運動速度的乘積，稱為物體的動量。表達式：p=mv單位：kg?m/s讀作“千克米每秒”。物理意義：動量是描述物體運動狀態(tài)的物理量。動量是狀態(tài)量，它包含了“參與運動的物質”與“運動速度”兩方面的信息，反映了由這兩方面共同決定的物體的運動狀態(tài)，具有瞬時性。矢量性：動量是矢量，它的方向與速度方向一致。計算動量時必須規(guī)定正方向。3例1.關于動量的概念，下列說法正確的是(CD

)A.動量大的物體慣性一定大4B.動量大的物體運動一定快C.動量相同的物體運動方向一定相同

D.動量相同的物體速度小的慣性大練習1：在任何時刻，物體的動量總是相同的運動可能是（

A

）A.勻速直線運動B.勻速圓周運動

C.自由落體運動

D.平拋運動二、動量的變化（ΔP）5定義：若運動物體在某一過程的初、末動量分

別為p1和p2，則初末狀態(tài)的動量差叫動量變化量，即△p=p2－p1。設物體的初動量p1=mv1，末動量p2=mv2，則物體的動量變化量為：△p=p2－p1=mv2－mv1引起動量變化的因素物體的質量；速度的大??；速度的方向。性質動量變化△p是矢量，方向與速度變化量△v相同。速度的大小或方向變化時，速度就發(fā)生變化，物體具有的動量的大小或方向也會發(fā)生相應的變化，因此，物體的速度發(fā)生變化時，物體的動量也發(fā)生變化。注意由于ΔP是矢量，求解時必須規(guī)定一個正方向，若初末動量不共線，其運算遵循三角形定則。6例2.關于動量的變化，下列說法正確的是（

ABD）

A.做直線運動的物體速度增大時，動量的變化△p的方向與速度運動方向相同7B.做直線運動的物體速度減小時，動量的變化△p的方向與運動方向相反C.物體的速度大小不變時，動量的變化△p為零

D.物體做曲線運動時，動量的變化△p一定不為零練習2.一個質量是0.1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運動，碰到一個堅硬的障礙物后被彈回，沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運動，碰撞前后鋼球的動量有沒有變化？變化了多少？三、動量定理所以，結論：上式表示，物體所受合外力等于物體動量的變化率。該式是牛頓第二定律的另一種表達式。假設一個物體在恒定的合外力作用下，做勻變速直線運動，在t時刻初速度為v，在t′時刻的末速度為v′，試推導合外力的表達式。推導過程：如圖所示，由牛頓第二定律得，物體的加速度合力F=ma由于（1）8動量變化率F的大小反映了動量變化的快慢。此式為矢量式，計算時要規(guī)定正方向。91.沖量（I）將（1）式寫成（2）總結：表達式左邊是物體從t時刻到t′時刻動量的變化量，右邊是物體所受合外力與這段時間的乘積。（2）式表明，物體動量的變化量，不僅與力的大小和方向有關，還與時間的長短有關，力越大、作用時間越長，物體動量的變化量就越大。F（t′-t）這個量反映了力對時間的積累效應。物理學中把力F與作用時間的乘積，稱為力的沖量，記為I，即單位：N·s，讀作“牛頓秒”。10沖量的說明：⑴沖量是矢量：I的方向與力的方向一致。⑵沖量I=F（t′-t）中，F可為恒力，也可以為變力。確切地說沖量I的方向由速度的變化量方向決定，因為沖量是一個過程量，F在不同的時刻可能會變化，只有F的方向不變時，I才與F的方向一致。⑶沖量也可指某個力而言，計算某個力的沖量與其他力無關。一般情況下，對于某一個物體而言，它受到的沖量是指合外力的沖量11

。2.動量定理將（2）式寫成（3）（3）式表明，物體在一個過程始末的動量變化量等于它在這個過程中所受力的沖量，這個結論叫做動量定理。內容：物體在一個過程始末的動量變化量等于它在這個過程中所受力的沖量公式：或12討論：如果物體所受的力不是恒力，對動量定理的表達13式應該怎樣理解呢？如果物體所受的力不是恒力，物體不做勻變速運動，那么可以依必修物理課中常用的方法，把過程分為很多短暫的過程，每個過程中物體所受到的力沒有很大變化，可以近似看成勻變速運動，可以應用（2）式或（3）式。把應用于每個短暫過程的關系式相加，就得到了應用于整個過程的動量定理，形式上與（2）式或（3）式完全一樣。這時（1）、（2）兩式中的F應該理解為力的平均值。結論：動量定理不但適用于恒力，也適用于隨時間變化的變力。對于變力情況，動量定理中的F應理解為變力在作用時間內的平均值。（3）對動量定理的理解及應用要點143.求沖量I的方法定義法：I=Ft，F可指某一單個力，也可只合外力；動量定理：I=ΔP=mv′－mv，用動量定理求沖量指的是物體所受合外力的沖量。例3.一個質量為0.18kg的壘球，以25m/s的水平速度飛向擊球棒，被球棒打擊后，反向水平飛回，速度大小為45m/s，設球棒與壘球作用時間為0.01s，求球棒對壘球的平均作用力有多大？15到的沖量練習3.甲、乙兩個質量相同的物體，以相同的初速度分別在粗糙程度不同的水平面上運動，乙物體先停下來，甲物體經較長時間停下來，下面敘述中正確的是（

B

）A.甲物體受到的沖量大于乙物體受到的沖量

B.兩個物體受到的沖量大小相等C.乙物體受到的沖量大于甲物體受

D.無法判斷練習4.一質量為100g的小球從0.8m高處自由下落到一個軟墊上，若從小球接觸軟墊到小球陷至最低點經歷了0.2s，則這段時間內軟墊對小球的沖量為多少？（g取10m/s2，不計空氣阻力）16四、用動量定理解釋現象171.△p一定，t

短則F大，t

長則F小。（雞蛋落地，緩沖裝置）2.F

一定，t

短則△p小，t

長則△p大。3.t

一定，F大則△p大，F小則△p小。例4.應用動量定理來解釋雞蛋下落是否會被打破等有關問題。18減少力的作用。雞蛋從某一高度下落，分別與石頭和海綿墊接觸前的速度是相同的，也即初動量相同，碰撞后速度均變?yōu)榱?，即末動量均為零，因而在相互作用過程中雞蛋的動量變化量相同。而兩種情況下的相互作用時間不同，與石頭碰時作用時間短，與海綿墊相碰時作用時間較長，由Ft=△p知，雞蛋與石頭相碰時作用大，會被打破，與海綿墊相碰時作用力較小，因而不會被打破。接著再解釋用鐵錘釘釘子、跳遠時要落入沙坑中等現象。在實際應用中，有的需要作用時間短，得到很大的作用力而被人們所利用，有的需要延長作用時間（即緩沖）五、應用動量定理的解題步驟確定研究對象，規(guī)定正方向。分析研究過程中物體的受力情況，確定合力的沖量。確定研究過程及此過程中始末兩個狀態(tài)的動量。根據動量定理列式求解。1920CD21C22練習6.從同一高度的平臺上，拋出三個完全相同的小球，甲球豎直上拋，乙球豎直下拋，丙球平拋。三球落地時的速率相同，若不計空氣阻力，則（）拋出時三球動量不是都相同，甲、乙動量