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动量和动量定理


♦功 W=Fscos (JN·s) --矢量;恒力
♦动能 Ek=mv2/2 (J) --标量 ♦ 动量 p=mv (kg·m/s)--矢量
♦力的瞬时效果: 牛顿第二定律 ♦力对空间的积累: 动能定理
W总=W1+W2+…=mv22/2-mv12/2 ♦力对时间的积累: 动量定理
t =⊿p/⊿t
t
这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。
变形可得: Ft mv ' mv
表明动量的变化与力的时间积累效果有关。
三、冲量
1、定义:作用在物体上的力和作用时间的乘
积,叫做该力对这个物体的冲量I,用公式表示 为 I=Ft
2、单位:在国际单位制中,冲量的单位是 牛·秒,符号是N·s 3、冲量是矢量:方向由力的方向决定,若为恒 定方向的力,则冲量的方向跟这力的方向相同
动量定理的优点:不考虑中间过程,只考虑 初末状态。
如图所示,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,速度大小变为45m/s,设球棒与 垒球的作用时间 为0.01s。求球棒对垒球的平 均作用力。
例3、关于冲量、动量及动量变化,下列说
法正确的是:
( AB )
A. 冲量方向一定和动量变化的方向相同
B. 冲量的大小一定和动量变化的大小相同
C. 动量的方向改变,冲量方向一定改变
D. 动量的大小不变,冲量一定为0.
下列哪些论断是正确的? ( D ) (A) 某力F对物体没有做功,此力F对物体的 冲量必为零; (B) 如果物体的动能没有发生变化,此物体 的动量也不可能发生变化; (C) 静摩擦力可能做正功,也可能做负功, 但滑动摩擦力只能做负功; (D) 静摩擦力和滑动摩擦力都可能做正功, 也都可能做负功.
6.质量为m的木块下面用细线系一质量为M的铁块 ,一起浸没在水中从静止开始以加速度a匀加速 下沉(如图),经时间t1s后细线断裂,又经t2s后 ,木块停止下沉.试求铁块在木块停上下沉瞬间 的速度.
【解】从动量定理考虑:把木块和铁块作为一 个整体,在细线断裂前后整体受到的合外力不 变,恒为
F=(m+M)a.
高空砸鸡蛋
鸡蛋从一米多高的地方落到地板上,肯定会 被打破,但如果在地板上放一块泡沫塑料垫,让 鸡蛋落到泡沫塑料上,结果鸡蛋却保持完好无损
报道1、1962年,一架“子爵号”客机,在 美国的伊利奥特市上空与一只天鹅相撞,客机 坠毁,十七人丧生。
报道2、1980年, 一架英国的“鸽式” 战斗机在威夫士地区 上空与一只秃鹰相撞, 飞机坠毁,飞行员弹 射逃生……
2、用锤子使劲压钉子,就很难 把钉子压入木块中去,如果用锤 子以一定的速度敲钉子,钉子就 很容易钻入木块,这是为什么?
生活中的应用 包装用的泡沫材料
船靠岸时边缘上的废旧轮胎
摩托车头盔里的衬垫
1、一质量为100g的小球从0.8m高处自由 下落到一个软垫上,若从小球接触软垫到 小球陷至最低点经历了0.2s,则这段时间 内软垫对小球的冲量为多少?
4、冲量是过程量,反映了力对时间的积累效应
思考与讨论 冲量与功有什么区别?
冲量 I=Ft
矢 量
N·S
力的时间积累 使动量发生变化

W= FS
标 量
N·m(J) 力的空间积累 使动能发生变化
1、作用力与反作用力:作用力的冲量与反作用力 的冲量总是等值、反向并在同一条直线上,但是 作用力的功与反作用力的功不一定相等。 2、内力:对物体系统内部,内力作用的冲量的 矢量和等于零,但内力的功的代数和不一定为零。
一个质量是0.1kg的钢球,以6m/s的速度水平向 右运动,碰到一个坚硬物后被弹回,沿着同一直 线以6m/s的速度水平向左运动(如图),碰撞前 后钢球的动量各是多少?碰撞前后钢球的动量变 化了多少?
二、动量的变化p
1、某段运动过程(或时间间隔)末状态的动量
p ' 跟初状态的动量p的矢量差,称为动量的变化
(1)动量增量△p随时间t变化的图线是图中的
哪一个? (C)
△P
△P
△P
△P
0
0
t
0
t
0
t
t
A
B
C
D
(2)若纵轴表示动量的变化率,则动量变化率
随时间t的变化图线是图中的哪一个?(取竖直
向上为正)( D )
△P/t
△P/t
△P/t
△P/t
0
t0
0
t
五、动量定理解释生活现象
由Ft=ΔP可知: ①△P一定,t短则F大,t长则F小;
——缓冲装置 ②t一定,F大则△P大,F小则△P小;
③F一定,t长则△P大,t短则△P小。
思考与讨论
1、在足球场上,你常看到运动 员用头去顶球的现象,试设想如 果迎面飞来的不是足球而是一块 大石头,他们会用头去顶吗?
C、玻璃杯动量变化较大
D、玻璃杯动量变化较快
5、将重物P压住纸带,当用一水平力缓缓拉动 纸带时,重物会随纸带一起运动,当迅速拉动 纸带时,纸带将会从重物下抽出,则下列解释 正确的是(CD )
A、在缓缓拉动时,纸带给重物的摩擦力较大 B、在迅速拉动时,纸带给重物的摩擦力较小 C、在缓缓拉动时,纸带给重物的冲量较大 D、在迅速拉动时,纸带给重物的冲量较小
动量的变化与速度的变化有关,而速度的变化 是因为有加速度,而牛顿第二定律告诉我们, 加速度是由物体所受的合外力产生的。
牛顿第二定律推导动量的变化
质量为m的物体,在合力F的作用下,经过一段时 间t,速度由v 变为v’
分析:由牛顿第二定律知: F = m a
而加速度定义有: a v ' v
联立可得:F m v ' v
例:人在船上行走——人对船的作用力与船对人的反作 用力的冲量的矢量和等于零,但是人对船的作用力和船 对人的反作用力都做正功,使人和船的动能都增加。
思考与讨论
如果在一段时间内的作用力是一个变力,又该 怎样求这个变力的冲量?
公式I=Ft中的F必须取 F
平均值 F0
O
t t0
由 图 可 知 F-t 图 线 与 时 间 轴 之 间
在两者开始下沉到木块停止下沉的时间内,它 对整体的冲量为
I=F(t1+t2)=(m+M)a(t1+t2),方向竖直向下. 由动量定理:
(m+M)a(t1+t2)=Mvx-0, 解得:
例7:物体A和B用轻绳相连挂在轻弹簧下静止不动 ,如图(a)所示.A的质量为m,B的质量为M,将连 接A、B的绳烧断后,物体A上升经某一位置时的速 度大小为v,这时物体B的下落速度大小为u,如图 (b)所示,在这段时间里,弹簧弹力对物体A的冲
若速度变化, ΔEk可能为零
动量与动能间量值关系:
p 2mEk
Ek
1 2
pv
动量发生变化时,动能不一定发生变化, 动能发生变化时,动量一定发生变化
动量发 生变化
速度大小改变方向不变 速度大小不变方向改变 速度大小和方向都改变
动能改变 动能不变 动能改变
思考与讨论
在前面所学的动能定理中,我们知道,动能的 变化是由于力的位移积累即力做功的结果,那 么,动量的变化又是什么原因引起的呢?
6.两个物体的质量之比m1:m2=1:2.
1.若动能相等,则动量之比 p1:p2=
.
2.若动量相等,则动能之比 Ek1:Ek2=
.
2 :1
1、关于冲量和动量,下列说法中正确 的是( ABC ) A、冲量是反映力的作用时间积累效果的物理量 B、动量是描述物体运动状态的物理量 C、冲量是物体动量变化的原因 D、冲量是描述物体状态的物理量
质量为m的钢球自高处落下,以速率v1碰地,竖 直向上弹回,与水平地面碰撞时间极短,离地 时速率为v2,在碰撞过程中,钢球动量变化为多 少?
思考与讨论 动量与动能有什么区别?
动量 动能
p=mv
矢 kg·m/s
量 (N·S)
Ek= mv2/2
标 量
kg·m2/s2
(J)
若速度变化,则 Δp一定不为零
问题:小小飞禽何以能撞毁飞机这样的庞然大物?
动量概念的由来
在上节课探究的问题中,发现碰撞的两个物体,
它们的质量和速度的乘积mv在碰撞前后很可能是 保持不变的,这让人们认识到mv这个物理量具有
特别的意义,物理学中把它定义为物体的动量。
一、动量
1、定义:物体的质量和速度的乘积,叫做物体
的动量p,用公式表示为 p=mv
I合=F合t=p’-p=mv’-mv
F合=ma
4、质量为m的物体,静止在足够大的水平面上, 物体与桌面的动摩擦因数为μ,有一水平恒力F作 用于物体上,并使之加速前进,经t1秒后撤去恒 力F,求物体运动的总时间t。
Ft1
mg
例5:一质点在水平面内以速度v做匀速圆周运动,
如图,质点从位置A开始,经1/2圆周,质点所受合
(或动量的增量),即 p = p' - p
2、动量变化的三种情况:
大小变化、方向改变或大小和方向都改变。
3、同一直线上动量变化的运算:
P
P′
P′
ΔP P′ P
P
P′
P′ ΔP
P′
ΔP
4、不在同一直线上的动量变化的运算,遵循 平行四边形定则:
ΔP P′
P
P′
ΔP
P
也称三角形法则:从初动量的矢量末端指向末 动量的矢量末端
2、质量为5kg的小球,从距地面高为20m处水平抛 出,初速度为10m/s,不计空气阻力,g=10m/s2,
从抛出到落地过程中,重力的冲量是( C )
A、60N·s C、100N·s
B、80N·s D、120N·s
3、质量为2Kg的物体A,放在光滑的水平面上,
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