動(dòng)量和動(dòng)量定理課件--免費(fèi)..ppt

1、動(dòng)量概念的由來(lái),在上節(jié)課探究的問題中，發(fā)現(xiàn)碰撞的兩個(gè)物體，它們的質(zhì)量和速度的乘積mv在碰撞前后很可能是保持不變的，這讓人們認(rèn)識(shí)到mv這個(gè)物理量具有特別的意義，物理學(xué)中把它定義為物體的動(dòng)量。,16.2 動(dòng)量和動(dòng)量定理,歷史背景,最早提出動(dòng)量概念的是法國(guó)科學(xué)家笛卡爾，十七世紀(jì)，以笛卡兒為代表的西歐的哲學(xué)家們提出了這樣一種觀點(diǎn)：若找到一個(gè)適當(dāng)?shù)奈锢砹縼?lái)描述，運(yùn)動(dòng)的總量是守恒的。這就是運(yùn)動(dòng)不滅的思想。他繼承伽利略說法，定義質(zhì)量和速率的乘積為動(dòng)量。笛卡爾認(rèn)為，這是量度運(yùn)動(dòng)的唯一正確的物理量。他的觀點(diǎn)的缺陷，在于忽略了動(dòng)量的方向性。,1668年，荷蘭物理學(xué)家惠更斯在關(guān)于碰撞對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響的論文中，明確指

2、出了動(dòng)量的方向性和守恒性。,牛頓把笛卡爾的定義做了修正，明確的用質(zhì)量和速度的乘積來(lái)定義動(dòng)量?？茖W(xué)前輩們就是在追尋不變量的努力中，逐漸建立了動(dòng)量的概念，發(fā)現(xiàn)了動(dòng)量守恒定律。,、定義：物體的質(zhì)量和速度的乘積，叫做物體的動(dòng)量p，用公式表示為?,動(dòng)量,2、單位：在國(guó)際單位制中，動(dòng)量的單位是?,3、動(dòng)量是 ：方向由 決定，動(dòng)量的方向與 相同；,4、動(dòng)量是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，是 ；,5、動(dòng)量是相對(duì)的，與參考系的選擇有關(guān)。,注意：物體的動(dòng)量，總是指物體在某一時(shí)刻的動(dòng)量，即具有瞬時(shí)性，故在計(jì)算時(shí)相應(yīng)的速度應(yīng)取這一時(shí)刻的瞬時(shí)速度,一個(gè)質(zhì)量是0.1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運(yùn)動(dòng)，碰到一個(gè)堅(jiān)硬物后被

3、彈回,沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運(yùn)動(dòng)（如圖），碰撞前后鋼球的動(dòng)量各是多少？碰撞前后鋼球的動(dòng)量變化了多少？,課堂練習(xí)1,動(dòng)量的變化p,1、某段運(yùn)動(dòng)過程（或時(shí)間間隔）末狀態(tài)的動(dòng)量 p2 2跟初狀態(tài)的動(dòng)量p1的矢量差，稱為動(dòng)量的變化（或動(dòng)量的增量），即 ：,2、動(dòng)量變化的三種情況：,大小變化、方向改變或大小和方向都改變。,3、同一直線上動(dòng)量變化的運(yùn)算：,不在同一直線上的動(dòng)量變化的運(yùn)算，遵循平行四邊形定則：,P,也稱三角形法則：從初動(dòng)量的矢量末端指向末動(dòng)量的矢量末端,動(dòng)量的變化p,2、質(zhì)量為m的鋼球自高處落下，以速率v1碰地，豎直向上彈回，與水平地面碰撞時(shí)間極短，離地時(shí)速率為v2，在碰撞過程

4、中，鋼球動(dòng)量變化為多少？,課堂練習(xí),若速度變化,標(biāo)量,Ek= mv2/2,動(dòng)能,若速度變化,矢量,p=mv,動(dòng)量,動(dòng)量與動(dòng)能有什么區(qū)別？,動(dòng)量與動(dòng)能間量值關(guān)系?,思考與討論,思考與討論,在前面所學(xué)的動(dòng)能定理中，我們知道，動(dòng)能的變化是由于力的位移積累即力做功的結(jié)果，那么，動(dòng)量的變化又是什么原因引起的呢？,動(dòng)量的變化與速度的變化有關(guān)，而速度的變化是因?yàn)橛屑铀俣?，而牛頓第二定律告訴我們，加速度是由物體所受的合外力產(chǎn)生的。,牛頓第二定律推導(dǎo)動(dòng)量的變化,設(shè)置物理情景：水平面光滑，質(zhì)量為m的物體，在力F的作用下，經(jīng)過一段時(shí)間t，速度由v1 變?yōu)関2，如圖所示：,分析：,變形可得：,這就是牛頓第二定律的另一

5、種表達(dá)形式。,表明動(dòng)量的變化與力的時(shí)間積累效果有關(guān)。,、定義：作用在物體上的力和作用時(shí)間的乘積，叫做該力對(duì)這個(gè)物體的沖量I，用公式表示為？,2、單位：在國(guó)際單位制中，沖量的單位是？,沖量,3、沖量是 ：方向由 決定。,4、沖量是 ，反映了力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng),力的空間積累 使動(dòng)能發(fā)生變化,標(biāo)量,功,力的時(shí)間積累 使動(dòng)量發(fā)生變化,矢量,I=Ft,沖量,沖量與功有什么區(qū)別？,1、作用力與反作用力：作用力的沖量與反作用力的沖量總是等值、反向并在同一條直線上，但是作用力的功與反作用力的功不一定相等。,思考與討論,由圖可知F-t圖線與時(shí)間軸之間所圍的“面積”的大小表示對(duì)應(yīng)時(shí)間t0內(nèi)，力F0的沖量的大小。,

6、思考與討論,如果在一段時(shí)間內(nèi)的作用力是一個(gè)變力，又該怎樣求這個(gè)變力的沖量？,公式I=Ft中的F必須取平均值,動(dòng)量定理,1、內(nèi)容：物體所受合外力的沖量等于物體的動(dòng)量變化，這就是動(dòng)量定理。,2、表達(dá)式：,3、加深理解：,1）物理研究方法：過程量可通過狀態(tài)量的變化來(lái)反映；,2）表明合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因；,3）動(dòng)量定理是矢量式，合外力的沖量方向與物體動(dòng)量變化的方向相同：,合外力沖量的方向與合外力的方向或速度變化量的方向一致。,動(dòng)量定理的適用范圍,1、動(dòng)量定理不但適用于恒力，也適用于隨時(shí)間變化的變力，對(duì)于變力，動(dòng)量定理中的F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值；,2、動(dòng)量定理不僅可以解決勻變速直線運(yùn)

7、動(dòng)的問題，還可以解決曲線運(yùn)動(dòng)中的有關(guān)問題，將較難的計(jì)算問題轉(zhuǎn)化為較易的計(jì)算問題；,3、動(dòng)量定理不僅適用于宏觀低速物體，也適用于微觀現(xiàn)象和變速運(yùn)動(dòng)問題。,動(dòng)量定理的優(yōu)點(diǎn)：不考慮中間過程，只考慮初末狀態(tài)。,動(dòng)量定理解釋生活現(xiàn)象,P一定，t短則F大，t長(zhǎng)則F??；,由Ft=P可知：,t一定，F(xiàn)大則P大，F(xiàn)小則P??；,F一定，t長(zhǎng)則P大，t短則P小。,緩沖裝置,1、在足球場(chǎng)上，你?？吹竭\(yùn)動(dòng)員用頭去頂球的現(xiàn)象，試設(shè)想如果迎面飛來(lái)的不是足球而是一塊大石頭，他們會(huì)用頭去頂嗎？,思考與討論,2、用錘子使勁壓釘子，就很難把釘子壓入木塊中去，如果用錘子以一定的速度敲釘子，釘子就很容易鉆入木塊，這是為什么？,3、雜技

8、表演時(shí)，?？煽匆娪腥擞描F錘猛擊放在“大力士”身上的大石塊，石裂而人不傷，這又是為什么？,思考與討論,報(bào)道1、1962年，一架“子爵號(hào)”客機(jī)，在美國(guó)的伊利奧特市上空與一只天鵝相撞，客機(jī)墜毀，十七人喪生。,報(bào)道2、1980年，一架英國(guó)的“鴿式”戰(zhàn)斗機(jī)在威夫士地區(qū)上空與一只禿鷹相撞，飛機(jī)墜毀，飛行員彈射逃生,問題：小小飛禽何以能撞毀飛機(jī)這樣的龐然大物？,思考與討論,瓦碎蛋全,雞蛋從一米多高的地方落到地板上，肯定會(huì)被打破，但如果在地板上放一塊泡沫塑料墊，讓雞蛋落到泡沫塑料上，結(jié)果雞蛋卻保持完好無(wú)損,高空砸雞蛋,生活中的應(yīng)用,包裝用的泡沫材料,船靠岸時(shí)邊緣上的廢舊輪胎,生活中的應(yīng)用,摩托車頭盔里的襯墊,

9、生活中的應(yīng)用,科學(xué)漫步,1、汽車的碰撞試驗(yàn),1）汽車的安全氣囊的保護(hù)作用,2）轎車前面的發(fā)動(dòng)機(jī)艙并不是越堅(jiān)固越好,2、了解歷史上關(guān)于運(yùn)動(dòng)量度的爭(zhēng)論,2、一質(zhì)量為100g的小球從0.8m高處自由下落到一個(gè)軟墊上，若從小球接觸軟墊到小球陷至最低點(diǎn)經(jīng)歷了0.2s，則這段時(shí)間內(nèi)軟墊對(duì)小球的沖量為多少？,3、質(zhì)量為2Kg的物體A，放在光滑的水平面上，受如圖F=10N的力作用了10秒，則在此過程中F的沖量大小是_，重力的沖量大小是_，支持力的沖量是_，合力的沖量是_，合力的沖量與各分量的關(guān)系是 。（g=10m/s2）,4、質(zhì)量為5kg的小球，從距地面高為20m處水平拋出，初速度為10ms，不計(jì)空氣阻力，g

10、=10m/s2，從拋出到落地過程中，重力的沖量是（ ） A、60NsB、80Ns C、100Ns D、120Ns,C,課堂練習(xí),6、質(zhì)量為m的物體，以速率v沿半徑為R的圓，在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求物體運(yùn)動(dòng)半周所受的合力的沖量的大小。,5、質(zhì)量為m的物體，靜止在足夠大的水平面上，物體與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)為，有一水平恒力F作用于物體上，并使之加速前進(jìn)，經(jīng)t1秒后撤去恒力F，求物體運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t。,7、如圖所示，彈簧下方系了A、B兩個(gè)物體，質(zhì)量分別是mA和mB，二者中間用細(xì)繩相連.平衡后剪斷細(xì)繩，測(cè)得當(dāng)A 上升的速度為v 時(shí)，B 的速度大小為 u.求在二者分離后這段時(shí)間內(nèi)彈簧彈力對(duì)物體A的沖量

11、.,8.兩個(gè)物體的質(zhì)量之比m1:m2=1:2. 1.若動(dòng)能相等，則動(dòng)量之比 p1:p2= . 2.若動(dòng)量相等，則動(dòng)能之比 Ek1:Ek2= .,9.在水平面上有甲、乙兩物體，其質(zhì)量之比為m1:m2=1：2，與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，以相同的初動(dòng)能開始運(yùn)動(dòng)，則兩物體從開始運(yùn)動(dòng)到停止 (1)通過的位移之比為 (2)所用的時(shí)間之比為 A.1：1. B.1：2. C.2：1. D.,10.有一宇宙飛船,正面面積為S,以速度v飛入宇宙微粒塵區(qū),塵區(qū)內(nèi)1m3的空間內(nèi)有n個(gè)微粒,每個(gè)微粒的平均質(zhì)量為m,設(shè)微粒塵與飛船碰撞后即附著在飛船上,要使飛船的速度保持不變,則飛船應(yīng)增加的牽引力大小為 A.F=2nSm

12、v2 B. nSmv2/2 C. nSmv2 D. nSmv2/4,課堂練習(xí),11、水平推力F1和F2分別作用于水平面上等質(zhì)量的兩個(gè)物體上，作用一段時(shí)間后撤去推力，物體將繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后停下，兩物體的v-t圖像如圖所示，圖中ABCD，則 A F1的沖量大于F2的沖量 B F1的沖量小于F2的沖量 C兩物體受到的摩擦力大小相等 D兩物體受到的摩擦力大小不等,動(dòng)量定理的應(yīng)用步驟,1、確定研究對(duì)象：一般為單個(gè)物體；,4、選定正方向，確定在物理過程中研究對(duì)象的動(dòng)量的變化；,5、根據(jù)動(dòng)量定理列方程，統(tǒng)一單位后代入數(shù)據(jù)求解。,2、明確物理過程：受力分析，求出合外力的沖量；,3、明確研究對(duì)象的初末狀態(tài)及相

13、應(yīng)的動(dòng)量；,力的瞬時(shí)效果: 牛頓第二定律 F合=ma 力對(duì)空間的積累: 動(dòng)能定理 W總=W1+W2+=mv22/2-mv12/2 力對(duì)時(shí)間的積累: 動(dòng)量定理 I合=F合t=p-p=mv-mv,功 W=Fscos (J)-標(biāo)量;恒力 沖量 I=Ft (Ns) -矢量;恒力 動(dòng)能 Ek=mv2/2 (J) -標(biāo)量 動(dòng)量 p=mv (kgm/s)-矢量,1、關(guān)于沖量和動(dòng)量，下列說法中正確的是（ ） A、沖量是反映力的作用時(shí)間積累效果的物理量 B、動(dòng)量是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量 C、沖量是物體動(dòng)量變化的原因 D、沖量是描述物體狀態(tài)的物理量,鞏固練習(xí),2.關(guān)于物體的動(dòng)能和動(dòng)量，下列說法正確的有 A.動(dòng)能

14、變化，動(dòng)量一定變化. B.動(dòng)能變化，動(dòng)量不一定變化. C.動(dòng)量變化，動(dòng)能一定變化. D.動(dòng)量變化，動(dòng)能不一定變化.,3.將一物體以某一初速度水平拋出,不計(jì)空氣阻力,物體在空中飛行過程中 A.任意1s內(nèi)物體動(dòng)量的變化都相等 B.任意1s內(nèi)物體動(dòng)量的變化大小相等,方向不同 C.任意1s內(nèi)小球動(dòng)能變化都相同 D.物體動(dòng)量變化率是個(gè)常量,4.質(zhì)量m=1.5kg的物體在水平恒力F的作用下由靜止開始從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段距離之后撤去該力，物體繼續(xù)滑行2s停在B點(diǎn)，AB之間的距離等于5m，動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2，求F的大??？,12. 用繩子系一質(zhì)量為m的小球，使其在光滑的水平面上作半徑為R、速率為v的勻速圓周運(yùn)動(dòng)

15、，在小球運(yùn)動(dòng)半周的過程中. (1)繩的拉力F為多大？ (2)小球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t為多少？ (3)拉力F的沖量為多大？,13.質(zhì)量為2kg的小球，自地面上方5m高度處自由釋放，落地后反彈起3.2m高度，不計(jì)空氣阻力，取g=10m/s2.從釋放到小球上升至最大高度共經(jīng)歷2.0s時(shí)間，試求:小球與地面接觸過程中 (1) 合外力對(duì)小球的沖量大小 （2）地面對(duì)小球沖量大小 （3）地面對(duì)小球平均作用力的大小 （4）小球從開始下落到反彈到3.2m高處過程中地面對(duì)小球平均作用力的大小. （5）若小球與地面接觸時(shí)間為0.001s,則碰撞過程中地面對(duì)小球的平均作用力是多大?,14.一粒鋼珠從靜止?fàn)顟B(tài)開始自由下落,然后

16、陷入泥潭中,若把在空中下落的過程稱為過程,進(jìn)入泥潭直到停止的過程稱為過程,不計(jì)空氣阻力,則: A.過程中鋼球動(dòng)量的改變量等于重力的沖量 B.過程中阻力的沖量大小等于過程中重力的沖量大小 C.過程中鋼珠克服阻力所做的功等于過程與過程中鋼珠減少的重力勢(shì)能之和 D.過程中損失的機(jī)械能等于過程中鋼珠增加的動(dòng)能,15. 體重為60 kg的建筑工人，不慎從高空跌下，由于彈性安全帶的保護(hù)，使他懸掛起來(lái)，已知彈性安全帶緩沖時(shí)間是1.0s，安全帶原長(zhǎng)5.0 m，則安全帶所受的平均沖力多大？（取g=10m/s2),16.靜止在空中的飛行器噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)豎直向下每秒噴出m=4.0kg的氣體,噴出的氣體的速度為v=100

17、0m/s, 求飛行器受到的平均推力.,17.為估算池中睡蓮葉面承受液滴撞擊產(chǎn)生的平均壓強(qiáng),小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺(tái),測(cè)得1小時(shí)內(nèi)杯中水上升了45 mm.查詢得知,當(dāng)時(shí)雨滴豎直下落速度約為12 m/s.據(jù)此估算該壓強(qiáng)約為(設(shè)雨滴撞擊睡蓮后無(wú)反彈,不計(jì)雨滴重力,雨水的密度為1103 kg/m3) A.0.15 Pa B.0.54 Pa C.1.5 Pa D.5.4 Pa,18.如圖, 三個(gè)質(zhì)量相等的物體沿高度不同、水平投影相同的三個(gè)固定光滑斜面由靜止自由滑下， 三個(gè)斜面的傾角分別為30、 45和60.比較三個(gè)物體到達(dá)斜面底端的過程中 (1)重力沖量的大小 (2)合外力沖量的大小 (3)支持

18、力沖量的大小,19.如圖,長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線,一端固定在天花板上,另一端系一質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),將小球拉至線與水平方向夾一小角度后由靜止釋放.則小球由釋放到擺至最低點(diǎn)的過程中: (1)小球所受重力的沖量IG=? (2)小球所受線拉力的沖量IT=?,20.如圖,一輕彈簧與質(zhì)量為m的物體組成彈簧振子,物體在A、B兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),O為平衡位置,C為O 、B間的一點(diǎn).振子的周期為T,某時(shí)刻振子恰好經(jīng)過C向上運(yùn)動(dòng),則從該時(shí)刻起的半個(gè)周期內(nèi):,A.物體動(dòng)能變化一定為零 B.彈簧彈性勢(shì)能的減小量一定等于 物體重力勢(shì)能的增加量 C.物體受到回復(fù)力的沖量的大小為 mgT/2 D.物體受到彈簧彈力沖量的大小一定小于mgT/2,21. A、B兩個(gè)物體分別在FA和FB作用下沿同一直線運(yùn)動(dòng),它們的動(dòng)量和時(shí)間關(guān)系如圖.在t0時(shí)間內(nèi), A、B受到的沖量大小分別為IA和I