高一物理动量.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第七章 动 量,第一课时 冲 量,第二课时 动 量 定 理,第三课时 习 题 课,第四课时 动 量 守 恒,第五课时 动 量 守 恒 应 用,第六课时 反冲 运动,_,火箭,实例,一辆汽车在急刹车时，若对车施加很大的阻力，车在很短时间内停止；如果施很小的阻力，也会停下来，不过时间要长得多。这两种情况，对汽车运动状态改变的效果相同。可见引起状态改变要考虑作用力和力作用的时间这两个因素。,下一页,冲量与动量,引 入,力对物体的作用是需要时间和空间的。一般来说，力作用物体所产生的效应，既是力在空间上的积累，也是力对时间的积累：前者是做功使物体运动状态变化，后者是力的冲量使物体运动状态变化。,从冲量、动量和功的有关规律研究、分析解决问题是物理学常用的方法。,冲量,1.,作用在物体上的力和该力作用时间的乘积叫做冲量，用,I,表上示。,2.,冲量是力在时间上的累积效果，是过程量，也是复合量。,物理意义：冲量是改变物体机械运动状态的原因。,3.,冲量是矢量。,(1),恒力冲量的方向与恒力方向相同；,(2),变力冲量方向与动量的变化量方向一致；,(3),如果物体受几个力的共同作用，则冲量的方向就是合力的方向；,(4),求冲量不仅求大小，还需求方向。,4.,冲量的单位是：,N,s,例题,1,质量为,2Kg,的物体A,，放在光滑的水平面上，受如图,F,=10N,的力作用了,10,秒，则在此过程中,F,的冲量大小是,_,，重力的冲量大小是,_,，支持力的冲量是,_,，合力的冲量是,_,，合力的冲量与各分量的关系是,_,。,60,0,例题,2,上抛质量为,m,的物体，空气阻力大小恒为,f,，上升时间为,t,1,，下落时间为,t,2,，取向下方向为正，在全过程中重力的冲量为,_,，阻力的冲量为,_,，合力的冲量为,_,。,动量,（,1,）物体的质量和速度的乘积叫做物体的动量，用,P,表示。,P,=,mv,（,2,）动量是描述机械运动状态的物理量，是状态量。也是复合量。,（,3,）动量是矢量，动量的方向就是速度的方向，单位,Kgm/s,（,4,）动量的大小正比于物体的速度，所以动量取决于参照物。一般取地面为参照物。,（,5,）动量的变化量：它是物体受外力的作用后，动量发生变化的量度，它等于物体末动量与初动量的矢量差。动量的变化量的方向与速度变化量的方向相同。,例题,3,书,P,118,页例题,练习：一个物体质量为,m,，从高为,h,1,处由静止竖直落下，落到钢板上相碰后被反弹，尚能升高,h,2,，以向上为正，则全过程动量的变化量为,_,，在与钢板相碰前后动量的变化量,_,。（不计空气阻力）,思考与讨论：,P,118,页,作 业,完成整理课堂笔记,练习一,:1.2.3,课后完成指导用书,P117-118,页练习,动 量 定 理,动量定理,推导,:,联立,F,=,ma,、,a,=(,v,t,-,v,0,)/,t,两式解得,:,Ft,=,mv,t,-,mv,0,=,p,t,-,p,0,=,p,内容,:,物体所受的合外力的冲量等于它的动量的变化。,注意,:,单位“千克,米,/,秒、牛,秒”是等效的,但讲动量时应用千克米,/,秒,(kgm/s),讲冲量时应用牛,秒,(Ns);,公式中的,F,是指物体受力的合外力,;,公式中,p,=,p,t,-,p,0,是矢量运算,;,冲量描述的是动量的变化,不能说冲量描述的是动量的大小。,动量定理的理解,1.,动量定理是研究冲量和动量变化之间的规律。冲量的效果是改变受力物体的动量，因此动量定理是一个关于过程的规律。在此过程中，冲量的大小总等于动量增量的大小；冲量的方向总跟动量增量的方向一致。,2.,当几个力（恒力）同时作用于物体时，表达式中的冲量理解为各个力的合冲量。几个力冲量的矢量和等于这几个力的合力冲量。,3.,对于变力的冲量，我们用等效原理解决。即变力在时间,t,的冲量跟一个恒力在相同时间,t,的冲量相等（动量增量相等），则用这个恒力代替这个变力，叫做平均力。作用时间很短的力又称为冲力，多用于解决打击碰撞等问题。,应用举例,1.,需要较大作用力,作用力时间应短而急,.,2.,需要较小作用力,作用力时间应长,.,相同的杯子分别从相同的高度落下,摔在水泥地上立即碎了,摔在松软的沙土地上完好无损。这是因为两个杯子的动量变化相等。摔在水泥地上的与地撞的时间短，杯子受力大，所以碎了。摔在沙土地上的与地撞的时间长，杯子受力小，所以没碎。,解释,解题时注意事项,1.,正确地确定研究对象，正确对研究对象进行受力分析，并找出相应的时间过程。,2.,动量定理是矢量表达式。列方程前一定要确定坐标方向，确定冲量、动量的正、负。,3.,定理中的冲量、动量应都是对同一个惯性参照系的，有相对速度时要特别注意。,4.,解题时要注意物理过程的分析，不可乱套公式。动量定理不涉及过程的变化细节，只要求力、对应的作用时间及相应过程初、末态的速度、动量，常使解题过程大为简易方便。,例一,(2),皮球,m,=0.18Kg,以,25m/s,的速度水平打到墙上，被反弹回来速度大小为,45m/s,，如图所示，皮球与墙作用时间为,0.01,秒,求皮球的冲量和皮球与墙作用力的大小,?,例一,(1),物体在恒力作用下运动,下列说法中正确的有,:,A.,动量的方向与受力方向相同,B.,动量的方向与冲量的方向相同,C.,动量的增量方向与受力方向相同,D.,动量变化率的方向与速度方向相同,作业,P122 1.2.3.4,课后,:,指导用书,练,1,关于冲量、动量及动量增量，下列说法正确的是,A.,冲量方向一定和动量增量的方向相同,B.,冲量的大小，一定与动量增量的大小相同,C.,动量增量的方向一定和动量的方向相同,D.,动量增量的大小一定和动量大小的增量相同,练,2,飞机以,200ms,-1,的速度在空中飞行，突然有一质量为,1.5kg,、身长为,25cm,的鹰以,10ms,-1,的速度迎面撞向机头，请计算出鹰对飞机的平均冲力。,例题二：,质量为,3kg,的物体，以,2ms,-1,的速度沿光滑水平面向东运动。物体受到一个向东,4N,的力作用,6,秒，接着这个力变为向西,5N,，作用,4,秒，求这个力在,10,秒内的冲量和,10,秒末的速度,?,例题三：,做匀速圆周运动的小球在,A,点的动量是,P,1,，运动到,B,点动量为,P,2,。求小球由,A,到,B,的冲量。,Am,B,P,1,P,2,例四,.,质量为,0.1kg,的小球从,0.8m,高处下落到一厚软垫上，若从小球接触软垫到陷至最低点历时,0.2,秒，则这段时间内软垫对小球的冲量为多少？小球受力多少,?,例五,:,质量,m,=5Kg,的物体在水平恒力的,F,=5N,作用下,自静止开始在水平路面上运动,t,1,=2s,后,撤消力,F,物体又经,t,2,=3s,停止,求物体在运动中受摩擦力,?,动量守恒教学目标,理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道该定律的适用条件。,会用动量定理和牛顿第三定理推导出动量守恒定律。,会处理简单问题。,二、推导,小球,m,2,以,V,2,去追赶,m,1,m,1,以,V,1,速度运动,两球碰后分别以,V,2,V,1,运动，设相互作用平均作用力为,F,根据动量定理,:,取向右方向为正，第一小球受到冲量是,F,1,t,=,m,1,v,1,m,1,v,1,，根据牛顿第三定律,:,F,2,方向必为负，,第二小球受到冲量是,F,2,t,=,m,2,v,2,m,2,v,2,，,F,1,=,F,2,m,1,v,m,1,v,1,=,(,m,2,v,m,2,v,2,),即,m,2,v,2,+,m,1,v,1,=,m,2,v,+,m,1,v,即,P,=,P,一、引入,实验,M,2,.,V,2,M,1,V,1,对于在同一直线上运动的两个物体组成的系统，动量守恒的表达式为：,动量守恒定律的内容：由相互作用的物体所组成的系统，在不受外力或所受合外力为零时，这个系统的总动动量保持不变。,动量守恒条件,动量守恒定律的适用条件是物体系不受外力作用或所受外力的合外力为零。在分析具体问题时，必须注意：,（,1,）系统不受外力，事实是不存在的，实际上是所受外力的矢量和为零。即,F,=0,（,2,）系统所受合外力不等于零。但是在某一方向上不受外力或所受外力的矢量和为零，则在该方向上系统的分动量守恒。,（,3,）系统所受合外力不等于零，却远小于内力，即系统的内力冲量远远大于外力冲量，则系统可近似认为动量守恒。,动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体组成的,系统,，,不是,单个物体，单个物体动量不守恒。,该定律是一个矢量性规律，当条件成立时，物体系的总动量的大小和方向,都,保持不变。,物体系中各物体的速度、表达式中每一个动量都必须相对于,同一惯性参照系,；,等式左边和右边中的每一个动量必须是两物体在,同一时刻,的动量。,注意,系统动量守恒不仅是系统初末两时刻动量相等，而且系统在,整个过程,任意两时刻动量都相等。,动量守恒定律不仅适用于宏观低速运动的物体，也适用于,微观高速,运动的物体。,如图人和篮球组成系统所受合外力等于零吗？组成系统动量守恒吗？水平方向呢？,例,1,如图光滑水平面上两物体用细线和弹簧相连组成系统，剪断细线时，,，,和弹簧组成系统动量是否守恒？,例,2,A,B,例 题,3,小球,A,以速率,v,0,向右运动时跟静止的小球,B,发生碰撞,碰后,A,球以,v,0,/2,的速率弹回,而,B,球以,v,0,/3,的速率向右运动,求,A,、,B,两球的质量之比,.,V,0,A,B,确定所研究的物体系及哪一个物理过程；,分析系统内各物体在该过程中所受的外力、内力，判定系统是否动量守恒；,对系统中各物体进行动量分析，确定其初、末态的动量；,确立坐标，根据动量守恒定律建立解题方程；,解方程，统一单位，求解，必要时验算、讨论。,课堂练习,书,P125,页思考与讨论,大小两个钢球在光滑的水平面上相撞,大球的质量是小球质量的,4,倍,当大球以,2m/s,的速度与静止的小球相碰后,小球获得,2m/s,的速度,这时大球的速度是多少,?,作业,:P128.1.2,课后,:1.,整理课堂笔记,2.,指导用书对应部分练习,四,.,动量守恒定律的应用,1.,碰撞,2.,炸裂,3.,反冲运动,人们经常看到两个相对运动的物体经过十分短暂时间的突发性的相互作用（相互压缩，分离）后，各自的动量都发生明显的变化。,这种相对运动的物体相遇，在极短的时间内，通过相互作用，运动状态发生显著变化的过程叫做碰撞。,碰撞的理想化模型,碰撞的理想化模型是：两物体在瞬时（,t,0,）相互作用，位置不变，而速度,v,或动量,P,发生,突变,，因此系统动量守恒的表达式一般为：,碰撞的特点是：物体间的相互作用是突发性，持续时间极短；外力与强大的撞击力相比可略去不计，碰撞过程中的外力冲量跟两 物体间强大撞击力（内力）的冲量相比，可以忽略不计；两物体在碰撞过程中位置的变化也是十分小的，也可以忽略不计，所以碰撞符合动量守恒定律的适用条件。,例题,1.,在列车组站里,一辆,m,1,=1.810,4,Kg,的货车在平直轨道上以,v,1,=2m/S,的速度运动,碰上一辆,m,2,=2.210,4,Kg,的静止的货车,它们碰撞后合在一起继续运动,求运动的速度,?,设车厢长度为,l,质量为,M,静止于光滑的水平面上,车厢内有一质量为,m,的物体以初速,v,0,向右运动,与车厢壁来回碰撞,n,次后,静止在车厢中这时车厢的速度是,:,A.,v,0,水平向右,B.0,C.,mv,0,/(,M,+,m,),水平向右,D.,mv,0,/(,M,-,m,),水平向右,例题,2:,一枚在空中飞行的导弹,质量为,m,在某点速度的大小为,v,，方向如图示，导弹在该点炸裂成两块,其中质量为,m,1,的一块沿着,v,的反方向飞去,速度的大小为,V,1,求炸裂后另一块的速度,?,一颗手榴弹以,v,0,=10m/s,的速度水平飞行,设它炸裂成两块后,质量为,0.4kg,的大块速度为,250m/s,其方向与原来方向相反,若取,v,0,的方向为正方向,则质量为,0.2kg,的小块速度为,:,A.-470m/sB.530m/sC.470m/sD.800m/s,反冲运动,反冲运动是一种常见的现象。炮弹从炮筒飞出，节日放礼花，“窜天猴”，这些都是反冲运动。它们共同的特点是：当一个物体向某一方向射出（或抛出）它的一部分时，这个物体的剩余部分将向相反方向运动。这就是反冲运动。在抛射的短暂时间内，物体系无外力作用或外力远小于内力时，反冲运动中动量是守恒的。若反冲运动前物体系是静止的，则,MV,+,mv,=0,。式中,M,，,m,分别为两个方向运动物体的质量；,V,，,v,是相应的速度，其正、负号由所设的正方向决定。,若,M,为反冲前的总质量，则：,(,M,+,m,),V,+,mv,=0,练 习,质量为,m,1,=2kg,m2,=5kg,的两静止小车压缩一条轻弹簧后放在光滑的水平面上,放手后让小车弹开,今测得,m,2,受到的冲量是,10Ns,则,:,在此过程中,m,1,的动量的增量是,:,A.2kgm/s B.-2kgm/s C.10kgm/sD.-10kgm/s,弹开后两车的总动量为,:,A.20kgm/s B.10kgm/s C.,零,例一只小船停止在湖面上,一个人从小船的一端走到另一端,不计水的阻力,下列说法正确的是,:,A.,人在船上行走,人对船的冲量比船对人的冲量小,所以人向前运动得快,船后退得慢。,B.,人在船上行走时,人的质量比船小,它们所受的冲量大小是相等的,所以人向前走得快,船后退得慢。,C.当人停止走动时,因船的惯性大,所以船将会继续后退。,D.,当人停止走动时,因总动量守恒,故船也停止后退。,航 天 飞 机 升 空,影响火箭飞行速度的因素,影响火箭飞行速度的因素主要有两个，一是燃气喷射的速度，二是火箭的质量比（即火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比）。,只有在很短时间内，火箭速度的变化非常小，以地面为参照物喷气的速度可以认为不变的情况下，可以近似得出：,MV,-,mv,=0,由此可知该时刻火箭的速度,要提高喷气速度，就要使用高质量的燃料，目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂。目前的技术条件下，火箭的质量比在,6-10,左右，要发射人造卫星，用一级火箭还不能达到所需的速度，必须用多级火箭。,一质量为,M,长为,L,的长方形木板,B,放在光滑的水平地面上，在其右端放一质量为,m,的小木块,A,，,m,M,。现以地面为参照系，给,A,和,B,以大小相等，方向相反的初速度，使,A,开始向左运动，,B,开始向右运动，但最后,A,刚好没有滑离,B,板。,1.,若已知,A,、,B,初速度大小为,v,0,，求它们最后的速度的大小和方向。,2.,若初速度的大小未知，求小木块,A,向左运动到达的最远处（从地面上看）离出发点的距离。,数学表达式,:,p,=,p,(,系统相互作用前总动量,p,等于相互作用后总动量,p,),p,=0(,系统总动量增量为零,),p,1,=-,p,2,(,相互作用两个物体组成的系统,两物体动量增量大小相等，方向相反,),m,1,v,1,+,m,2,v,2,=,m,1,v,1,+,m,2,v,2,(,相互作用两个物体组成系统,前动量和等于后动量和,),推广式,0=,m,1,v,1,+,m,2,v,2,(,适用于原来静止的两物体组成的系统,由此式可推得你动我动、你快我快、你慢我慢、你停我停、你我速率与各自质量成反比,),m,1,v,1,+,m,2,v,2,=(,m,1,+,m,2,),v,(,适用于两物体相互作用后结合在一起的情况,),