第16章第二節(jié)動量和動量定理課件

第16章第二節(jié)動量和動量定理課件第一頁，共53頁。一個質(zhì)量是0.1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運動，碰到一個堅硬物后被彈回,沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運動（如圖），碰撞前后鋼球的動量各是多少？碰撞前后鋼球的動量變化了多少？課堂練習(xí)1第一頁第二頁，共53頁。動量的變化

p1、某段運動過程（或時間間隔）末狀態(tài)的動量p'

跟初狀態(tài)的動量p的矢量差，稱為動量的變化（或動量的增量），即2、動量變化的三種情況：大小變化、方向改變或大小和方向都改變。PP′

p=p'-p3、同一直線上動量變化的運算：ΔPPP′ΔPP′PP′ΔPP′P′第二頁第三頁，共53頁。PP′不在同一直線上的動量變化的運算，遵循平行四邊形定則：ΔPPP′ΔP也稱三角形法則：從初動量的矢量末端指向末動量的矢量末端動量的變化

p第三頁第四頁，共53頁。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，與水平地面碰撞時間極短，離地時速率為v2，在碰撞過程中，鋼球動量變化為多少？課堂練習(xí)第四頁第五頁，共53頁。若速度變化,ΔEk可能為零kg·m2/s2

（J）標(biāo)量Ek=mv2/2動能若速度變化,則Δp一定不為零kg·m/s（N·S）矢量p=mv動量動量與動能有什么區(qū)別？動量與動能間量值關(guān)系：思考與討論第五頁第六頁，共53頁。思考與討論在前面所學(xué)的動能定理中，我們知道，動能的變化是由于力的位移積累即力做功的結(jié)果，那么，動量的變化又是什么原因引起的呢？動量的變化與速度的變化有關(guān)，而速度的變化是因為有加速度，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。第六頁第七頁，共53頁。牛頓第二定律推導(dǎo)動量的變化

設(shè)置物理情景：質(zhì)量為m的物體，在合力F的作用下，經(jīng)過一段時間t，速度由v變?yōu)関’，如是圖所示：分析：由牛頓第二定律知：而加速度定義有：變形可得：F=m

a聯(lián)立可得：=⊿p/⊿t這就是牛頓第二定律的另一種表達形式。表明動量的變化與力的時間積累效果有關(guān)。第七頁第八頁，共53頁。１、定義：作用在物體上的力和作用時間的乘積，叫做該力對這個物體的沖量I，用公式表示為

I=Ft2、單位：在國際單位制中，沖量的單位是牛·秒，符號是N·s

沖量(impulse)3、沖量是矢量：方向由力的方向決定，若為恒定方向的力，則沖量的方向跟這力的方向相同4、沖量是過程量，反映了力對時間的積累效應(yīng)第八頁第九頁，共53頁。力的空間積累使動能發(fā)生變化N·m（J）標(biāo)量W=FS功力的時間積累使動量發(fā)生變化N·S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。2、內(nèi)力：對物體系統(tǒng)內(nèi)部，內(nèi)力作用的沖量的矢量和等于零，但內(nèi)力的功的代數(shù)和不一定為零。例：人在船上行走——人對船的作用力與船對人的反作用力的沖量的矢量和等于零，但是人對船的作用力和船對人的反作用力都做正功，使人和船的動能都增加。思考與討論第九頁第十頁，共53頁。

t0F0FtO由圖可知F-t圖線與時間軸之間所圍的“面積”的大小表示對應(yīng)時間t0內(nèi)，力F0的沖量的大小。思考與討論如果在一段時間內(nèi)的作用力是一個變力，又該怎樣求這個變力的沖量？公式I=Ft中的F必須取平均值第十頁第十一頁，共53頁。動量定理(theoremofmomentum)1、內(nèi)容：物體所受合外力的沖量等于物體的動量變化，這就是動量定理。2、表達式：或3、加深理解：1）物理研究方法：過程量可通過狀態(tài)量的變化來反映；2）表明合外力的沖量是動量變化的原因；3）動量定理是矢量式，合外力的沖量方向與物體動量變化的方向相同：

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，但與初動量方向可相同，也可相反，甚至還可成角度。第十一頁第十二頁，共53頁。動量定理的適用范圍1、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，動量定理中的F應(yīng)理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值；2、動量定理不僅可以解決勻變速直線運動的問題，還可以解決曲線運動中的有關(guān)問題，將較難的計算問題轉(zhuǎn)化為較易的計算問題；3、動量定理不僅適用于宏觀低速物體，也適用于微觀現(xiàn)象和變速運動問題。動量定理的優(yōu)點：不考慮中間過程，只考慮初末狀態(tài)。第十二頁第十三頁，共53頁。如圖所示，一個質(zhì)量為0.18kg的壘球，以25m/s的水平速度飛向球棒，被球棒打擊后反向水平飛回，速度大小變?yōu)?5m/s，設(shè)球棒與壘球的作用時間為0.01s。求球棒對壘球的平均作用力。

第十三頁第十四頁，共53頁。動量定理解釋生活現(xiàn)象①△P一定，t短則F大，t長則F??；由Ft=ΔP可知：②t一定，F(xiàn)大則△P大，F(xiàn)小則△P??；③F一定，t長則△P大，t短則△P小。——緩沖裝置第十四頁第十五頁，共53頁。1、在足球場上，你常看到運動員用頭去頂球的現(xiàn)象，試設(shè)想如果迎面飛來的不是足球而是一塊大石頭，他們會用頭去頂嗎？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？第十五頁第十六頁，共53頁。3、雜技表演時，?？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4、建筑工人或蹦極運動員身上綁的安全帶是有彈性的橡皮繩還是不易伸長的麻繩？小實驗非彈性繩斷橡皮繩不斷第十六頁第十七頁，共53頁。生活中的應(yīng)用包裝用的泡沫材料第十七頁第十八頁，共53頁。船靠岸時邊緣上的廢舊輪胎生活中的應(yīng)用第十八頁第十九頁，共53頁。摩托車頭盔里的襯墊生活中的應(yīng)用第十九頁第二十頁，共53頁?？茖W(xué)漫步1、汽車的碰撞試驗1）汽車的安全氣囊的保護作用2）轎車前面的發(fā)動機艙并不是越堅固越好2、了解歷史上關(guān)于運動量度的爭論第二十頁第二十一頁，共53頁。

報道1、1962年，一架“子爵號”客機，在美國的伊利奧特市上空與一只天鵝相撞，客機墜毀，十七人喪生。

報道2、1980年，一架英國的“鴿式”戰(zhàn)斗機在威夫士地區(qū)上空與一只禿鷹相撞，飛機墜毀，飛行員彈射逃生……問題：小小飛禽何以能撞毀飛機這樣的龐然大物？思考與討論第二十一頁第二十二頁，共53頁。1、已知鳥的質(zhì)量為1kg，身長為15cm，鳥與飛機相撞面積S=0.01m2，飛機的速度為600m/s，試求鳥對飛機的撞擊所產(chǎn)生壓強的大小。這道題，能給你帶來怎樣的思考呢？在我們的天空中飄浮著很多的太空垃圾，如火箭的碎片，衛(wèi)星的殘骸等等，這些人類文明的產(chǎn)物也在危險著人類，所以我們面臨的問題就是如何治理宇宙空間的這些垃圾？例題講練：第二十二頁第二十三頁，共53頁。2、一質(zhì)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(jīng)歷了0.2s，則這段時間內(nèi)軟墊對小球的沖量為多少？第二十三頁第二十四頁，共53頁。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）第二十四頁第二十五頁，共53頁。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10m／s，不計空氣阻力，g=10m/s2，從拋出到落地過程中，重力的沖量是（

）A、60N·s

B、80N·s

C、100N·s

D、120N·sC第二十五頁第二十六頁，共53頁。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動。求物體運動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，物體與桌面的動摩擦因數(shù)為μ，有一水平恒力F作用于物體上，并使之加速前進，經(jīng)t1秒后撤去恒力F，求物體運動的總時間t。7、如圖所示，彈簧下方系了A、B兩個物體，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，測得當(dāng)A上升的速度為v時，B的速度大小為u.求在二者分離后這段時間內(nèi)彈簧彈力對物體A的沖量.AB第二十六頁第二十七頁，共53頁。8.兩個物體的質(zhì)量之比m1:m2=1:2.1.若動能相等，則動量之比p1:p2=

.2.若動量相等，則動能之比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，與地面之間的動摩擦因數(shù)相同，以相同的初動能開始運動，則兩物體從開始運動到停止(1)通過的位移之比為(2)所用的時間之比為A.1：1.B.1：2.C.2：1.D.第二十七頁第二十八頁，共53頁。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個微粒,每個微粒的平均質(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=2nSmv2B.nSmv2/2C.nSmv2D.nSmv2/4第二十八頁第二十九頁，共53頁。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)量的兩個物體上，作用一段時間后撤去推力，物體將繼續(xù)運動一段時間后停下，兩物體的v-t圖像如圖所示，圖中AB∥CD，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tvOABCDF1F2第二十九頁第三十頁，共53頁。動量定理的應(yīng)用步驟1、確定研究對象：一般為單個物體；4、選定正方向，確定在物理過程中研究對象的動量的變化；5、根據(jù)動量定理列方程，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、明確研究對象的初末狀態(tài)及相應(yīng)的動量；第三十頁第三十一頁，共53頁。?力的瞬時效果:牛頓第二定律F合=ma?力對空間的積累:動能定理

W總=W1+W2+…=mv22/2-mv12/2?力對時間的積累:動量定理

I合=F合t=p’-p=mv’-mv?功W=Fscos

(J)--標(biāo)量;恒力

?沖量I=Ft(N·s)--矢量;恒力?動能Ek=mv2/2(J)--標(biāo)量

?動量p=mv(kg·m/s)--矢量第三十一頁第三十二頁，共53頁。1、關(guān)于沖量和動量，下列說法中正確的是（）A、沖量是反映力的作用時間積累效果的物理量B、動量是描述物體運動狀態(tài)的物理量C、沖量是物體動量變化的原因D、沖量是描述物體狀態(tài)的物理量ABC鞏固練習(xí)2、如圖所示，試比較出A、B兩物體所受合力的大小及所受合力的沖量的大小。OptAB第三十二頁第三十三頁，共53頁。

3、甲、乙兩個質(zhì)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，甲物體又經(jīng)較長時間停下來，下面敘述中正確的是（）A、甲物體受到的沖量大B、乙物體受到的沖量大C、兩個物體受到的沖量大小相等D、無法判斷C4、玻璃杯從同一高度落下，掉在水泥地上比掉在草地上容易碎，這是由于在玻璃杯與水泥地撞擊過程中（）A、玻璃杯的動量較大B、玻璃杯受到的沖量較大C、玻璃杯的動量變化較大D、玻璃杯的動量變化較快D第三十三頁第三十四頁，共53頁。5、人從高處跳到低處時，為了安全，一般都是讓腳尖先著地，這樣做是為了（）C6、將重物P壓住紙帶，當(dāng)用一水平力緩緩拉動紙帶時，重物會隨紙帶一起運動，當(dāng)迅速拉動紙帶時，紙帶將會從重物下抽出，則下列解釋正確的是（）A、在緩緩拉動時，紙帶給重物的摩擦力較大B、在迅速拉動時，紙帶給重物的摩擦力較小C、在緩緩拉動時，紙帶給重物的沖量較大D、在迅速拉動時，紙帶給重物的沖量較小A、減小沖量B、減小動量的變化量C、增長與地面作用時間，從而減小沖力D、增大人對地面的壓強，起到安全作用CD第三十四頁第三十五頁，共53頁。7.用20m/s的初速度將質(zhì)量為1kg的物體豎直向上拋出，不計空氣阻力，取g=10m/s2,求：（1）拋出后3s末，物體動量多大？（2）拋出后3s內(nèi)，物體動量的變化大小、方向如何？8.一個質(zhì)量為2kg的小球，在離地面80m高處以20m/s水平拋出，則拋出后3s的時間內(nèi)小球動量的變化大小、方向如何？(取g=10m/s2)第三十五頁第三十六頁，共53頁。8.質(zhì)量為m的物體,放在光滑的水平面上,用與水平方向成60

角斜向上力作用于該物體,F=20N,作用時間為t=1s,物體的位移為s=1m,則A.力F做的功為10JB.力F的沖量為10N?sC.物體動能的變化是10JD.物體動量的變化是10kg?m/s第三十六頁第三十七頁，共53頁。9.關(guān)于物體的動能和動量，下列說法正確的有A.動能變化，動量一定變化.B.動能變化，動量不一定變化.C.動量變化，動能一定變化.D.動量變化，動能不一定變化.第三十七頁第三十八頁，共53頁。10.將一物體以某一初速度水平拋出,不計空氣阻力,物體在空中飛行過程中A.任意1s內(nèi)物體動量的變化都相等B.任意1s內(nèi)物體動量的變化大小相等,方向不同C.任意1s內(nèi)小球動能變化都相同D.物體動量變化率是個常量第三十八頁第三十九頁，共53頁。11.質(zhì)量為m=2kg的物體，自傾角為

=370的光滑斜面的頂端由靜止滑下，已知斜面的長度為s=12m,g=10m/s2,物體由斜面的頂端下滑到底端的過程中.求:(1)重力做的功和重力的沖量

(2)支持力做的功和支持力的沖量(3)合力做的功和合力的沖量第三十九頁第四十頁，共53頁。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的勻速圓周運動，在小球運動半周的過程中.(1)繩的拉力F為多大？(2)小球運動的時間t為多少？

(3)拉力F的沖量為多大？第四十頁第四十一頁，共53頁。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時間，試求:小球與地面接觸過程中(1)合外力對小球的沖量大小（2）地面對小球沖量大?。?）地面對小球平均作用力的大小（4）小球從開始下落到反彈到3.2m高處過程中地面對小球平均作用力的大小.（5）若小球與地面接觸時間為0.001s,則碰撞過程中地面對小球的平均作用力是多大?

第四十一頁第四十二頁，共53頁。14.一粒鋼珠從靜止?fàn)顟B(tài)開始自由下落,然后陷入泥潭中,若把在空中下落的過程稱為過程Ⅰ,進入泥潭直到停止的過程稱為過程Ⅱ,不計空氣阻力,則:A.過程Ⅰ中鋼球動量的改變量等于重力的沖量B.過程Ⅱ中阻力的沖量大小等于過程Ⅰ中重力的沖量大小

C.過程Ⅱ中鋼珠克服阻力所做的功等于過程Ⅰ與過程Ⅱ中鋼珠減少的重力勢能之和

D.過程Ⅱ中損失的機械能等于過程Ⅰ中鋼珠增加的動能第四十二頁第四十三頁，共53頁。15.體重為60kg的建筑工人，不慎從高空跌下，由于彈性安全帶的保護，使他懸掛起來，已知彈性安全帶緩沖時間是1.0s，安全帶原長5.0m，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)動機豎直向下每秒噴出m=4.0kg的氣體,噴出的氣體的速度為v=1000m/s,求飛行器受到的平均推力.第四十三頁第四十四頁，共53頁。17.為估算池中睡蓮葉面承受液滴撞擊產(chǎn)生的平均壓強,小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺,測得1小時內(nèi)杯中水上升了45mm.查詢得知,當(dāng)時雨滴豎直下落速度約為12m/s.據(jù)此估算該壓強約為(設(shè)雨滴撞擊睡蓮后無反彈,不計雨滴重力,雨水的密度為1×103kg/m3)A.0.15PaB.0.54PaC.1.5PaD.5.4Pa第四十四頁第四十五頁，共53頁。18.如圖,三個質(zhì)量相等的物體沿高度不同、水平投影相同的三個固定光滑斜面由靜止自由滑下，三個斜面的傾角分別為30°、45°和60°.比較三個物體到達斜面底端的過程中(1)重力沖量的大小(2)合外力沖量的大小(3)支持力沖量的大小123