动量定理(1)
第10章 动量定理 (1)
1.质点系动量的变化与内力无关。应用动量定理时,必须明确研究对象,分清外力与 内力,只需将外力表示在受力图上。
2.应用动量定理可解决质点系动力学的两类问题,即已知力求运动的问题和已知运动
求力的问题。一般用动量定理求未知约束力。
当外力系的主矢量为零时,系统的动量守恒,即
Fi(e) 0 , K ki mivCi =常矢量
A0B A0B0 B0B 3A0B0
(b)
4
由于炸裂前后,水平方向的运动为匀速运动,水平方向运动的距离正比于水平速度,即
A0B0 : A0B v : v1
(c)
将式(b)代入式(c)得
同理
v2 v
v : v1 1: 3 v1 3v
m1 m2 v 3m1v m2v
所以解得
m1 m2
Q g
(b
a
l
)
FP g
Q g
1 2
mA (vr2
vB2
2vrvB
cos )
1 2
mBvB2
得
1 2
mA
(vr2
vB22vr vB Nhomakorabeacos
)
1 2
mB vB2
0
mA gsr
sin
(c)
将式(d)代入上式并化简可得
1
2
vB2
mA
mB
mA mA
mB cos2
mA
cos2
mA
gsr
sin
将式(d)对
t
求导,且
d sr dt
应用质点系动量定理一般可解决质点系动力学的两类问题。一类是已知质点系的运动, 这里指的是用动量及其变化率或质心的加速度所表示的运动,求作用在质点系上外力系中的
第11章 1 动量 动量定理
第 1 课时 动量 动量定理
读 基础知识
基础回顾: 一、动量 1.定义:物体的质量与速度的乘积. 2.表达式:p=mv,单位:kg·m/s. 3.动量的性质 (1)矢量性:方向与瞬时速度方向相同. (2)瞬时性:动量是描述物体运动状态的物理量,是针对某一时刻而言的. (3)相对性:大小与参考系的选取有关,通常情况是指相对地面的动量. 4.动量与动能、动量的变化量的关系 (1)动量的变化量:Δp=p′-p. (2)动能和动量的关系:Ek=2pm2 . 二、冲量和动量定理 1.冲量 (1)定义:力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量. (2)公式:I=Ft. (3)单位:N·s. (4)方向:冲量是矢量,其方向与力的方向相同. 2.动量定理 (1)内容:物体在一个运动过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量. (2)公式:mv′-mv=F(t′-t)或 p′-p=I. 3.动量定理的理解 (1)动量定理反映了力的冲量与动量变化量之间的因果关系,即外力的冲量是原因,物体的动量变化量是结 果. (2)动量定理中的冲量是合力的冲量,而不是某一个力的冲量,它可以是合力的冲量,可以是各力冲量的 矢 量和,也可以是外力在不同阶段冲量的矢量和. (3)动量定理表达式是矢量式,等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义. 自查自纠: (1)一个物体的运动状态变化,它的动量一定改 变。( ) (2)动量越大的物体,其速度越大。( ) (3)两物体的动量相 等,动能也一定相等。( ) (4)物体的动量变化量等于某个力的冲量。( ) (5)物体沿水平面运动,重力不做功,重力的冲量也等于零。( ) (6)系统的动量守恒时,机械能也一定守恒。( ) (7)若在光滑水平面上的两球相向运动,碰后均变为静止,则两球碰前的动量大小一定相同。( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√
高中物理专题汇编物理动量定理(一)及解析
高中物理专题汇编物理动量定理(一)及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.质量0.2kg的球,从5.0m高处自由下落到水平钢板上又被竖直弹起,弹起后能达的最大高度为4.05m.如果球从开始下落到弹起达最大高度所用时间为1.95s,不考虑空气阻力,g取10m/s2.求小球对钢板的作用力.【答案】78N【解析】【详解】自由落体过程v12=2gh1,得v1=10m/s;v1=gt1得t1=1s小球弹起后达到最大高度过程0− v22=−2gh2,得v2=9m/s0-v2=-gt2得t2=0.9s小球与钢板作用过程设向上为正方向,由动量定理:Ft′-mg t′=mv2-(-mv1)其中t′=t-t1-t2=0.05s得F=78N由牛顿第三定律得F′=-F,所以小球对钢板的作用力大小为78N,方向竖直向下;2.质量为0.2kg的小球竖直向下以6m/s的速度落至水平地面,再以4m/s的速度反向弹回,取竖直向上为正方向,(1)求小球与地面碰撞前后的动量变化;(2)若小球与地面的作用时间为0.2s,则小球受到地面的平均作用力大小?(取g=10m/s2).【答案】(1)2kg•m/s;方向竖直向上;(2)12N;方向竖直向上;【解析】【分析】【详解】(1)小球与地面碰撞前的动量为:p1=m(-v1)=0.2×(-6) kg·m/s=-1.2 kg·m/s小球与地面碰撞后的动量为p2=mv2=0.2×4 kg·m/s=0.8 kg·m/s小球与地面碰撞前后动量的变化量为Δp=p2-p1=2 kg·m/s(2)由动量定理得(F-mg)Δt=Δp所以F=pt∆∆+mg=20.2N+0.2×10N=12N,方向竖直向上.3.如图所示,两个小球A和B质量分别是m A=2.0kg,m B=1.6kg,球A静止在光滑水平面上的M点,球B在水平面上从远处沿两球的中心连线向着球A运动,假设两球相距L≤18m时存在着恒定的斥力F,L>18m时无相互作用力.当两球相距最近时,它们间的距离为d=2m,此时球B的速度是4m/s.求:(1)球B 的初速度大小; (2)两球之间的斥力大小;(3)两球从开始相互作用到相距最近时所经历的时间. 【答案】(1) 09B m v s= ;(2) 2.25F N =;(3) 3.56t s =【解析】试题分析:(1)当两球速度相等时,两球相距最近,根据动量守恒定律求出B 球的初速度;(2)在两球相距L >18m 时无相互作用力,B 球做匀速直线运动,两球相距L≤18m 时存在着恒定斥力F ,B 球做匀减速运动,由动能定理可得相互作用力 (3)根据动量定理得到两球从开始相互作用到相距最近时所经历的时间.(1)设两球之间的斥力大小是F ,两球从开始相互作用到两球相距最近时所经历的时间是t 。
Chap2-2(动量定理1)
I p2 p1
《大学物理C》
第二章 质点动力学
质点系动量定理
注意
内力不改变质点系的动量
推开前后系统动量不变!
N F内 Fi内 0 i 1
t2 I内 F 内dt 0
t1
质点系总动量的变化与内力的冲量无关。
《大学物理C》
第二章 质点动力学
y
初动量
末动量
p2
p1
p2 p1 p
x
由动量定理
t2 I F d t Ft p
t1
可得煤粉所受的平均冲力为
p x m v Fx qv 80 ( N) t t p y Fy q 2 gh 125.2 ( N) t
由动量守恒定律得
mv1 mv2 Mv
y
直角坐标系中
mv2
mv 1 mv 2 cos Mv cos 0 mv2 sin Mv sin
o
mv1 x
Mv
解得“碰撞”前后, 粒子速率之比为
v2 sin sin 41 0.71 v1 sin sin 72 41
第二章 质点动力学
动量守恒定律
第二阶段: M与m有大小相等,方向相反的加速度a 设绳拉力为T,画出m与M的受力图
+
T
a
T
mg
+
a
M
Mg
m
( M m) g 解得 a M m
Mg T Ma 由牛顿运动定律 T m g m a
M 上升的最大高度为:
m( 2 gh 2 2( M m) g v2 m2 h H ( ) ( ) 2 M m M m 2a M m2
3.1动量定理1
例3.在水平力F=30 N的作用下,质量m=5 kg的物体由静止开始沿水平面运动。已知物 体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,若F作用 6 s后撤去,撤去F后物体向前运动的时间为 ________s。(g取10 m/s2)
对全过程 Ft1 mg(t1 t 2) 0
练习3、质量为2kg的物体,以2m·s-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?
应用动量定理来解释鸡蛋下落是否会被打破等有 关问题。
鸡蛋从某一高度下落,分别与石头和海绵垫接触前的速 度是相同的,也即初动量相同,碰撞后速度均变为零, 即末动量均为零,因而在相互作用过程中鸡蛋的动量变 化量相同。而两种情况下的相互作用时间不同,与石头 碰时作用时间短,与海绵垫相碰时作用时间较长,由 Ft=△p知,鸡蛋与石头相碰时作用大,会被打破,与海 绵垫相碰时作用力较小,因而不会被打破。
例4.一个物体同时受到两个力的作用 F1、F2的作 用,F1、F2与时间的关系如图所示,如果该物体从 静止开始运动,该物体的最大动量是 ㎏•m/s;
20s末物体的速度是
m/s .
第三节动量定理(第一节)
本节课主要解决问题:
1、动量定理推导及理解;
2、动量定理解释有关现象;
3、水平方向的单过程动量定理应用;
4、水平方向的多过程动量定理应用;
力与运动的关系
动能定理 动量定理
F ma
-----力的瞬时性
Fs
1 2
mv2 2
1 2
mv12
-----力对“空间”的累积
Ft mv2 mv1
所以, F p t
结论:上式表示,物体所受合外力等于物体动量的变化率。该式
动量、动量定理 (1)
动量、动量定理知识点一、动量、动量定理1.动量(1)定义:运动物体的质量和速度的乘积叫做物体的动量,通常用p来表示。
(2)表达式:p=mv。
(3)单位:kg·m/s。
(4)标矢性:动量是矢量,其方向和速度方向相同。
2.冲量(1)定义:力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量。
(2)表达式:I=Ft。
单位:N·s。
(3)标矢性:冲量是矢量,它的方向由力的方向决定。
3.动量定理项目动量定理内容物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量表达式p′-p=F合t或mv′-mv=F合t意义合外力的冲量是引起物体动量变化的原因标矢性矢量式(注意正方向的选取)[思考](1)动量越大的物体,其速度越大。
( )(2)物体的动量越大,其惯性也越大。
( )(3)物体所受合力不变,则动量也不改变。
( )(4)物体沿水平面运动时,重力不做功,其冲量为零。
( )(5)物体所受合外力的冲量的方向与物体末动量的方向相同。
( )(6)物体所受合外力的冲量方向与物体动量变化的方向是一致的。
( )1.下列说法正确的是()A.速度大的物体,它的动量一定也大B.动量大的物体,它的速度一定也大C.只要物体的运动速度大小不变,物体的动量就保持不变D.物体的动量变化越大则该物体的速度变化一定越大2.(多选)质量为m的物体以初速度v0开始做平抛运动,经过时间t,下降的高度为h,速度变为v,在这段时间内物体动量变化量的大小为()A.m(v-v0)B.mgtC.m v2-v20D.m2gh考点一 动量与冲量的理解1.动能、动量、动量变化量的比较动能动量动量变化量 定义物体由于运动而具有的能量物体的质量和速度的乘积物体末动量与初动量的矢量差定义式 E k =12mv 2p =mv Δp =p ′-p 标矢性 标量 矢量 矢量 特点 状态量状态量过程量关联方程E k =p 22m ,E k =12pv ,p =2mE k ,p =2E kv联系(1)都是相对量,与参考系的选取有关,通常选取地面为参考系(2)若物体的;动能发生变化,则动量一定也发生变化;但动量发生变化时动能不一定发生变化2.冲量和功的区别(1)冲量和功都是过程量。
动量定理冲量与碰撞
动量定理冲量与碰撞动量定理、冲量与碰撞在物理学中,动量是描述物体运动状态的一个重要物理量,它是物体的质量与速度的乘积。
而动量定理、冲量与碰撞是与动量相关的概念,对于解释物体运动以及碰撞过程具有重要的意义。
一、动量定理动量定理是牛顿力学中的基本定律之一,它表明在不受外力作用的封闭系统中,系统的总动量保持不变。
换句话说,如果没有外力施加在物体或物体系统上,那么它们的总动量将保持不变,即动量守恒。
动量定理可以通过如下公式来表示:F·Δt = Δp其中,F指的是物体所受的外力,Δt表示作用力所占据的时间,Δp则是物体动量的变化。
动量定理可以解释为,在相互作用力的作用下,物体受到冲量,从而产生动量的变化。
二、冲量冲量是描述力对物体施加的总效果的物理量,它是作用力对时间的积分。
冲量可以通过以下公式计算:I = ∫F dt其中,I代表冲量,F表示力,dt表示时间的微小变化。
冲量的方向与力的方向相同,而冲量的值则取决于力的大小和作用时间的长短。
冲量与动量之间有着密切的关系。
根据牛顿第二定律F = ma,将其代入冲量的计算公式可得:I = ∫F dt = ∫ma dt = ∫dp = Δp由此可见,冲量的大小等于动量的变化。
因此,在碰撞等情况下,通过考察受到的冲量,我们可以了解到物体动量的变化情况。
三、碰撞碰撞是物体之间接触并产生相互作用的过程。
在碰撞中,物体受到冲量的作用,从而产生动量的变化。
根据动量定理和冲量的定义,可以理解碰撞过程中的动量变化情况。
根据碰撞的特性,可以将碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞两种情况。
在弹性碰撞中,物体在碰撞后能够完全弹开,并且动能守恒,总动量保持不变;而在非弹性碰撞中,物体在碰撞后会发生形变,并且有部分动能转化为其他形式的能量,总动量同样保持不变。
碰撞还可以分为完全碰撞和非完全碰撞。
在完全碰撞中,两个物体在碰撞过程中相互作用时间足够短,可以忽略外力的作用,即外力对碰撞的影响可以忽略不计。
高中物理动量定理(一)解题方法和技巧及练习题
高中物理动量定理(一)解题方法和技巧及练习题一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,一质量m 1=0.45kg 的平顶小车静止在光滑的水平轨道上.车顶右端放一质量m 2=0.4 kg 的小物体,小物体可视为质点.现有一质量m 0=0.05 kg 的子弹以水平速度v 0=100 m/s 射中小车左端,并留在车中,已知子弹与车相互作用时间极短,小物体与车间的动摩擦因数为μ=0.5,最终小物体以5 m/s 的速度离开小车.g 取10 m/s 2.求:(1)子弹从射入小车到相对小车静止的过程中对小车的冲量大小. (2)小车的长度.【答案】(1)4.5N s ⋅ (2)5.5m 【解析】①子弹进入小车的过程中,子弹与小车组成的系统动量守恒,有:0011()o m v m m v =+,可解得110/v m s =;对子弹由动量定理有:10I mv mv -=-, 4.5I N s =⋅ (或kgm/s); ②三物体组成的系统动量守恒,由动量守恒定律有:0110122()()m m v m m v m v +=++;设小车长为L ,由能量守恒有:22220110122111()()222m gL m m v m m v m v μ=+-+- 联立并代入数值得L =5.5m ;点睛:子弹击中小车过程子弹与小车组成的系统动量守恒,由动量守恒定律可以求出小车的速度,根据动量定理可求子弹对小车的冲量;对子弹、物块、小车组成的系统动量守恒,对系统应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出小车的长度.2.如图所示,质量M =1.0kg 的木板静止在光滑水平面上,质量m =0.495kg 的物块(可视为质点)放在的木板左端,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4。
质量m 0=0.005kg 的子弹以速度v 0=300m/s 沿水平方向射入物块并留在其中(子弹与物块作用时间极短),木板足够长,g 取10m/s 2。
求: (1)物块的最大速度v 1; (2)木板的最大速度v 2; (3)物块在木板上滑动的时间t .【答案】(1)3m/s ;(2)1m/s ;(3)0.5s 。
第1讲 动量 动量定理
第1讲动量动量定理知识点动量Ⅱ1.定义:运动物体的质量和01速度的乘积叫做物体的动量,通常用p来表示。
2.表达式:p=02m v。
3.单位:03kg·m/s。
4.标矢性:动量是矢量,其方向和04速度方向相同。
知识点动量定理Ⅱ1.冲量(1)定义:力与力的01作用时间的乘积叫做这个力的冲量,公式:02I=Ft。
(2)单位:冲量的单位是03牛·秒,符号是04N·s。
(3)标矢性:冲量是矢量,恒力冲量的方向与力的方向05相同。
2.动量定理(1)内容:物体在一个过程始末的06动量变化量等于它在这个过程中所受力的07冲量。
(2)表达式:Ft=Δp=p′-p。
(3)矢量性:动量变化量的方向与08合外力的方向相同,也可以在某一方向上用动量定理。
一堵点疏通1.两物体的动量相等,动能也一定相等。
()2.动量变化的大小,不可能等于初、末态动量大小之和。
()3.物体的动量变化等于某个力的冲量。
()4.物体沿水平面运动,重力不做功,重力的冲量也等于零。
()5.物体的动量越大,则物体的惯性就越大。
()答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.×二对点激活1.下列说法正确的是()A.速度大的物体,它的动量一定也大B.动量大的物体,它的速度一定也大C.只要物体的运动速度大小不变,物体的动量就保持不变D.物体的动量变化越大,则该物体的速度变化一定越大答案 D解析动量p=m v,由质量和速度共同决定,所以A、B错误;动量是矢量,速度方向改变,动量也会改变,故C错误;由Δp=mΔv知,D正确。
2.(沪科版选修3-5·P10·T3改编)质量为5 kg的小球以5 m/s的速度竖直落到地板上,随后以3 m/s的速度反向弹回,若取竖直向下的方向为正方向,则小球动量的变化为()A.10 kg·m/s B.-10 kg·m/sC.40 kg·m/s D.-40 kg·m/s答案 D解析动量的变化是末动量减去初动量,规定了竖直向下为正方向,则小球的初动量p1=m v1=25 kg·m/s,末动量p2=m v2=-15 kg·m/s,所以动量的变化Δp =p2-p1=-40 kg·m/s,D正确。
1-2 动量定理
第一章动量守恒定律1.2:动量定理一:知识精讲归纳考点一、动量定理1.冲量(1)定义:力与力的作用时间的乘积.(2)定义式:I=FΔt.(3)物理意义:冲量是反映力的作用对时间的累积效应的物理量,力越大,作用时间越长,冲量就越大.(4)单位:在国际单位制中,冲量的单位是牛秒,符号为N·s.(5)矢量性:如果力的方向恒定,则冲量的方向与力的方向相同;如果力的方向是变化的,则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同.2.动量定理(1)内容:物体在一个运动过程中始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量.(2)公式:m v′-m v=F(t′-t)或p′-p=I.3.动量定理的应用碰撞时可产生冲击力,要增大这种冲击力就要设法减少冲击力的作用时间.要防止冲击力带来的危害,就要减小冲击力,设法延长其作用时间.大重点规律归纳1.冲量的理解(1)冲量是过程量,它描述的是力作用在物体上的时间累积效应,求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量.(2)冲量是矢量,冲量的方向与力的方向相同.2.冲量的计算(1)求某个恒力的冲量:用该力和力的作用时间的乘积.(2)求合冲量的两种方法:可分别求每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和;另外,如果各个力的作用时间相同,也可以先求合力,再用公式I合=F合Δt求解.(3)求变力的冲量:①若力与时间成线性关系变化,则可用平均力求变力的冲量.②若给出了力随时间变化的图象如图所示,可用面积法求变力的冲量.③利用动量定理求解.3.动量定理的应用(1)定性分析有关现象:①物体的动量变化量一定时,力的作用时间越短,力就越大;力的作用时间越长,力就越小.②作用力一定时,力的作用时间越长,动量变化量越大;力的作用时间越短,动量变化量越小.(2)应用动量定理定量计算的一般步骤:①选定研究对象,明确运动过程.②进行受力分析和运动的初、末状态分析.③选定正方向,根据动量定理列方程求解.二:考点题型归纳题型一:冲量的定义的理解1.(2021·陕西·榆林十二中高二月考)下面的说法正确的是()A.当力与物体的位移垂直时,该力的冲量为零B.如果物体(质量不变)的速度发生变化,则可以肯定它受到的合外力的冲量不为零C.物体所受合外力冲量越大,它的动量也越大D.做曲线运动的物体,在任何Δt时间内所受合外力的冲量一定不为零2.(2021·河北·唐山市第十一中学高二期中)下列有关冲量的说法中,正确的是()A.力越大冲量也越大B.作用时间越长冲量越大C.恒力F与t的乘积越大冲量越大D.物体不动,重力的冲量为零3.(2021·河南·林州一中高二月考)探测器在火星着陆方式有多种,其中以气囊弹跳式着陆模式最为简单。
动量守恒定律(1)
②ΔΡ1=- ΔΡ2(两个物体组成的系统中,各自动量增量大小 相等、方向相反), ③△P=0 其中①的形式最常用,具体到实际应用时又有以下常见三种 形式: a.m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2 (适用于作用前后都运动的两个物 体组成的系统). b.0=m1v1+ m2v2(适用于原来静止的两个物体组成的系统,比 如爆炸、反冲等,两者速率及位移大小与各自质量成反比).
练习:质量相等的三个小球abc,在
光滑的水平面上以相同的速率运 动,它们分别与原来静止的ABC 三球发生碰撞,碰撞后a继续沿原 方向运动,b静止,c沿反方向弹 回,则碰撞后ABC三球中动量数 值最大的是 C A 、 a球 B、b球 C 、 c球 D、三球一样大
项城二高
1、在列车编组站里,一辆m1=1.8×104kg的货车在 平直轨道上以V1=2m/s的速度运动,碰上一辆 m2=2.2×104kg的静止的货车,它们碰撞后结合在 一起继续运动,求货车碰撞后运动的速度。
16.3
动量守恒定律
问题思考:
1、动量定理内容及表达式?
2、在探究碰撞中的不变量实验中, 两个物体碰撞前后哪个物理量是不变
的?
基本概念:
系统: 由相互作用的(两个或多个)物体组成 内力: 系统中各物体间的相互作用力
系统内的物体受到系统外物体的作用力 外力:
内力和外力的区分依赖于系统的选取, 只有在确定了系统后,才能确定内力和 外力。
例如:马拉车时, 它们之间有一对 F2。 相互作用力 F1、 对马和车构成的 F1 、 F2 系统来说, 是内力。
F1
F2
F2是它受到的外力; 以马为研究对象, F1 是它受到的外力。 以车为研究对象,
动量定理1
2.动量定理的适用范围
( 1 )成立条件:动量定理在惯性参考系中成 立.
因为动量定理由牛顿第二定律和运动学公 式推导而得,而牛顿运动定律仅在惯性参考系 中成立,所以动量定理在惯性参考系中成立, 一般在没有特别说明时,以地面为惯性参考 系.
(2)动量定理的应用范围广阔 事实证明:
①动量定理不但适用于恒力,也适用于随时 间变化的变力,对于变力情况,动量定理中的F 应理解为变力在作用时间内的平均值. ②动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的 问题,还可以解决曲线运动中的有关问题,将较 难的计算问题转化为较易的计算问题. ③动量定理不仅适用于宏观低速物体,也适 用于微观现象和变速运动问题.
小结:
动量定理:合外力的冲量等于物 体的动量变化. 动量定理在生产生活中有广泛的 应用.
二、动量定理
引入:
点 击 右 图 观 看 实 验
一、动量定理
• 质量为m的物体在合力F 的作用下,经过时间 t,速度由v 变为v'
v
F F F F
F 作用的时间为t
F F F
v'
由牛顿第二定律:F = m a
v v 所以: F m t
所以: 即:
v v 而:a t
Ft mv mv
3.应用动量定理解题的一般步骤
(1)确定研究对象和物理过程,并对研 究对象做出受力分析.
(2)选定正方向,确定在物理过程中研 究对象所受合外力的冲量和动量的变化. (3)由动量定理列等式,统一单位后代 入数据求解.
例题:
如图所示,一质量为 m 的小球,以速度 v 碰到墙壁上,被反弹回来的速度大小仍是 v,若球与墙壁的接触时间为 t,求小球在 与墙相碰时所受的合力.
高考物理动量冲量动量定理1
F
设末速度为v′,根据动量定理
F1
F2 t 0
Σ F ·Δt=Δp ,有
F1t1+ F2 (t2 -t1 ) = mv′ - 0
t1
t2
∴ v′= [ F1t1+ F2 (t2 -t1 ) ] /m
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 合力的冲量是多少?
θ
L
IG 1/4 mgT 1/2 mπ gL
I合 mv 0 m 2gL(1 cos )
例2. 在光滑水平面上水平固定放置一端固定 的轻质弹簧,质量为 m 的小球沿弹簧所位于的直 线方向以速度V运动,并和弹簧发生碰撞,小球和 弹簧作用后又以相同的速度反弹回去。在球和弹 簧相互作用过程中,弹簧对小球的冲量I 的大小和 弹簧对小球所做的功W分别为( B ) (A) I=0、 W=mv2
练习2. 摆长为L的单摆的最大摆角θ小于50,摆球质
量为m,摆球从最大位移处运动到平衡位置的过程
中(
1 (A)重力的冲量为 π m gL 2 (B)合外力的冲量为 m 2gL(1 cos ) (C)合外力的冲量为零
AB )
(D)拉力的冲量为零 解:单摆的周期为 t= 1/4· T
L T 2 g
动量反映了物体的运动状态。
4.用动量定理解释现象的题目一般有两类:
(1)一类是物体的动量的变化是一定的,此时力的作 用时间越短,力就越大,时间越长,力就越小. (2)另一类是作用力是相同的,此时力的作用时间越长, 动量变化越大;动量变化越小的物体用的时间越短. 5.由恒力的冲量求动量的变化 6.由动量的变化求冲量
第五章:动量定理,动量定律(1)
分析:这道题要列动量守恒方程。
再举一个例子说明动量定理的用处,既然动量定理 是用牛二推出来的,岂不是都能用牛二解决,那学 动量定理到底有什么用?
例:某物体被力作用,、、、、
分析:有一个抽桌布的实验,别说是2v了,就是速 度为无穷大时,铁块几乎不动。
分析:如果不用动量定理,得讨论加速度,然后加 速减速等等。如果用动量定理就太简单了。直接考 虑初态末态。
2.系统动量守恒定律:也称之为质心守恒定律。
分析:找到体系的合外力,把合外力对时间做积累, 积累之后等于体系总动量的改变。而合外力最大的 优势是不考虑内力,也就是这道题最不清楚的弹簧 的力。
分析:这道题很巧妙,运算量并不大。但是,如果
你想不通你就列不出那么巧妙的一个方程。那就是 假设绳子永远不断,那么经过t1+t2时间后的总动 量是多大,如果绳子断了,总动量变了吗?没变。 因为绳子是个内力,不改变总动量。
系统的动量定理。告诉我们,一个系统的总动量是 由外力决定。
内力总是成对出现,并且等大反向,且同时出现,
同时消失。所以,内力的冲量和为零。所以,内力
对时间积累当然是零。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ,内力对位移的积累不一 定和为零。
讨论:其实系统的总动量就是质心动量(把所有质 量集中在质心时的动量)。所以,在质心系中看, 总动量一定是零。
第五章:动量定理,动量定律 (1)
力对时间做积累。
举一个斜抛的例子,如果将速度矢量三角形的每条 边都乘以m,就得到动量三角形。
实际上,动量定理比牛二律更准确,因为相对论下 牛二律不正确 ,但动量定理是成立的。因为相对 论下质量不是常数,不能提出来。所以,力学最根 本的不是牛二律,而是动量和能量,尤其在高能物 理中。
选择性必修一 动量定理
A.安全气囊的作用减小了驾驶员的动量变化
B.安全气囊减小了驾驶员受到撞击力的冲量
C.安全气囊主要是减小了驾驶员的动量变化率
D.安全气囊延长了撞击力的作用时间,从而使得动量
变化更大
解析:在碰撞过程中,人的动量的变化量是一定的,而用安全气囊后增加了作用
的时间,根据动量定理Ft=ΔP可知,可以减小驾驶员受到的冲击力,即是减小了
,且要注意是末动量减去初动量。
【例题】一枚竖直向上发射的火箭,除燃料外质量 m火箭=6000 kg,火箭喷气的速度
为1000 m/s,在开始时每秒大约要喷出多少质量的气体才能支持火箭的重力?如果要
使火箭开始时有19.6 m/s2向上的加速度,则每秒要喷出多少气体?
【解析】 火箭向下喷出的气体对火箭有一个向上的反作用力,正是这个力支持着火
• 特别提醒:
• (1)冲量是矢量,求冲量的大小时一定要注意是力与其对应的时间的乘积。
• (2)判断两个力的冲量是否相同,必须满足冲量的大小和方向都相同。
④合力的冲量:
如果是一维情形,可以化为代数和,
如果不在一条直线上,求合冲量遵循平行四边形定则。
两种方法:可分别求每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和;如果各
(2)动量定理的表达式是矢量式,它说明合外力的冲量跟物体动量
变化量不仅大小相等,而且方向相同。
运用动量定理主要是一维的问题,要注意规定正方向。
【例题】质量m=70 kg的撑竿跳高运动员从h=5.0 m高处落到海绵垫上,经Δt1=1 s后停止,
则该运动员身体受到的平均冲力约为多少?如果是落到普通沙坑中,经Δt2=0.1 s停下,则沙坑
力的作用时间有关。
FΔ t这个物理量反映了力的作用对时间的累积效应
高考物理总复习 第六单元 动量 第1课时 动量定理(含解析)
课时1 动量定理1.动量(1)定义:物理学中把运动物体的质量和速度的乘积叫作物体的动量。
(2)表达式:p=mv。
(3)单位:kg·m/s。
(4)矢量性:物体在某时刻的动量方向与其速度方向相同。
(5)动量与动能的比较。
物理量动量动能定义物体质量与速度的乘积物体由于运动而具有的能量定义式p=mv Ek=mv2标矢性矢量标量特征状态量状态量关联式p=Ek=2.冲量(1)定义:物理学中把力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量。
(2)定义式:I=Ft。
(3)单位:N·s。
(4)矢量性:冲量的方向跟力的方向相同。
(5)物理意义:冲量反映力的作用对时间的累积效应。
3.动量的变化量(1)物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差叫作物体在这段时间内的动量的变化。
(2)计算式:Δp=p2-p1。
(3)动量的变化是矢量。
4.动量定理(1)内容:物体在一个过程中动量的变化量等于其在这个过程中所受到的力的冲量。
(2)表达式:I=p2-p1。
(3)物理意义:冲量是物体动量变化的量度。
(4)动量定理与动能定理的比较物理规律动量定理动能定理内容物体在一个过程中动量的变化量等于其在此过程中所受合外力的冲量物体在某一过程中动能的变化量等于在此过程中合外力对物体所做的功表达式I=mv2-mv1W=m -m 标矢性矢量式标量式物理意义反映力的作用对时间的累积效果反映力的作用对位移的累积效果1.(2019河北邯郸高三模拟)下列情况中,物体的动量不变的是()。
A.汽车在平直的公路上匀速前进B.汽车在转弯过程中,速度的大小不变C.水平飞来的小球撞到竖直墙面后,保持速度大小不变离开墙面返回D.水平地面上匀速直线运动的洒水车正在洒水答案A2.(2018福建厦门10月模拟)(多选)一个物体的动量和动能的关系,下列说法正确的是()。
A.动量增大,动能一定增大B.动能减小,动量可能增大C.动量不变,动能就不变D.动能不变,动量就不变AC3.(2019河北沧州11月月考)(多选)下列关于冲量和动量的说法正确的是()。
动量定理一动碰一静公式
动量定理一动碰一静公式
一、定义
动量定理(又称恒动量定理或质量-速度定理),又称牛顿第二定律的衍生定理,是物理学上最重要的定理之一,它指出:就力学而言,物体在受到外力作用之后,其动量Δp随时间变化满足:
Δp=F*Δt
式中,Δp表示物体在受到外力F作用时发生的动量变化,Δt表示该变化发生的时间。
这一定理也可称为“一动碰一静”,即一物体之动量变化等于另一物体之动量变化的相反数之和。
它以更直观的方式表达了力学定律中的等效原理,它指出:当两物体之间发生接触力作用时,两物体的动量变化之和等于受力物体所受外力的大小乘以作用时间。
二、证明
对于物体在受外力作用时,其动量变化Δp的定义,可以建立如下证明。
1.假设物体在受到F1力的作用下,从t1秒到t2秒的时间段内,有Δp1=F1*(t2-t1)的动量变化,记作:
Δp1=F1*(t2-t1)
2.同样的,假设物体在受到F2力的作用下,从t2秒到t3秒的时间段内,有Δp2=F2*(t3-t2)的动量变化,记作:
Δp2=F2*(t3-t2)
3.由于受力物体在t1秒到t3秒的时间段内,受到了F1和F2两股外
力的作用,即F1和F2时分别发生在t1秒到t2秒和t2秒到t3秒的时间
段内,于是,在t1秒到t3秒的时间段内,受力物体的动量变化Δp满足:。
动量守恒爆炸模型公式
动量守恒爆炸模型公式一、动量动量定理1.冲量(1)定义:力和力的作用时间的乘积.(2)公式:I=Ft,适用于求恒力的冲量.(3)方向:与力F的方向相同.2.动量(1)定义:物体的质量与速度的乘积.(2)公式:p=mv.(3)单位:千克·米/秒,符号:kg·m/s.(4)意义:动量是描述物体运动状态的物理量,是矢量,其方向与速度的方向相同.3.动量定理(1)内容:物体所受合力的冲量等于物体动量的增量.(2)表达式:F·Δt=Δp=p′-p.(3)矢量性:动量变化量方向与合力的方向相同,可以在某一方向上用动量定理.4.动量、动能、动量的变化量的关系二、动量守恒定律1.守恒条件(1)理想守恒:系统不受外力或所受外力的合力为零,则系统动量守恒.(2)近似守恒:系统受到的合力不为零,但当内力远大于外力时,系统的动量可近似看成守恒.(3)分方向守恒:系统在某个方向上所受合力为零时,系统在该方向上动量守恒.2.动量守恒定律的表达式:m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2或Δp1=-Δp2.三、碰撞1.碰撞物体间的相互作用持续时间很短,而物体间相互作用力很大的现象.2.特点在碰撞现象中,一般都满足内力远大于外力,可认为相互碰撞的系统动量守恒.3.分类考点一动量定理的理解及应用1.动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力.这种情况下,动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值.2.动量定理的表达式F·Δt=Δp是矢量式,运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向,公式中的F是物体或系统所受的合力.3.应用动量定理解释的两类物理现象(1)当物体的动量变化量一定时,力的作用时间Δt越短,力F就越大,力的作用时间Δt越长,力F就越小,如玻璃杯掉在水泥地上易碎,而掉在沙地上不易碎.(2)当作用力F一定时,力的作用时间Δt越长,动量变化量Δp越大,力的作用时间Δt越短,动量变化量Δp越小4.应用动量定理解题的一般步骤(1)明确研究对象和研究过程.研究过程既可以是全过程,也可以是全过程中的某一阶段.(2)进行受力分析.只分析研究对象以外的物体施加给研究对象的力,不必分析内力.(3)规定正方向.(4)写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量(或各外力在各个阶段的冲量的矢量和),根据动量定理列方程求解.动量守恒定律与碰撞1.动量守恒定律的不同表达形式(1)p=p′,系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p′.(2)m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2,相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和.(3)Δp1=-Δp2,相互作用的两个物体动量的增量等大反向.(4)Δp=0,系统总动量的增量为零.2.碰撞遵守的规律3.两种碰撞特例(1)弹性碰撞两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒.(2)完全非弹性碰撞两物体发生完全非弹性碰撞后,速度相同,动能损失最大,但仍遵守动量守恒定律.4.应用动量守恒定律解题的步骤(1)明确研究对象,确定系统的组成(系统包括哪几个物体及研究的过程);(2)进行受力分析,判断系统动量是否守恒(或某一方向上动量是否守恒);(3)规定正方向,确定初、末状态动量;(4)由动量守恒定律列出方程;(5)代入数据,求出结果,必要时讨论说明.爆炸和反冲人船模型1.爆炸的特点(1)动量守恒:由于爆炸是在极短的时间内完成的,爆炸时物体间的相互作用力远远大于受到的外力,所以在爆炸过程中,系统的总动量守恒.(2)动能增加:在爆炸过程中,由于有其他形式的能量(如化学能)转化为动能,所以爆炸后系统的总动能增加.(3)位移不变:爆炸的时间极短,因而作用过程中物体运动的位移很小,一般可忽略不计,可以认为爆炸后仍然从爆炸时的位置以新的动量开始运动.2.反冲(1)现象:物体的不同部分在内力的作用下向相反方向运动.(2)特点:一般情况下,物体间的相互作用力(内力)较大,因此系统动量往往有以下几种情况:①动量守恒;②动量近似守恒;③某一方向动量守恒.反冲运动中机械能往往不守恒.注意:反冲运动中平均动量守恒.3.实例:喷气式飞机、火箭、人船模型等.实验:验证动量守恒定律1.实验原理在一维碰撞中,测出物体的质量m和碰撞前后物体的速率v、v′,找出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p′=m1v′1+m2v′2,看碰撞前后动量是否守恒.2.实验方案方案一:利用气垫导轨完成一维碰撞实验(1)测质量:用天平测出滑块质量.(2)安装:正确安装好气垫导轨.(3)实验:接通电源,利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量.②改变滑块的初速度大小和方向).(4)验证:一维碰撞中的动量守恒.方案二:利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(1)测质量:用天平测出两小球的质量m1、m2.(2)安装:把两个等大小球用等长悬线悬挂起来.(3)实验:一个小球静止,拉起另一个小球,放下时它们相碰.(4)测速度:可以测量小球被拉起的角度,从而算出碰撞前对应小球的速度,测量碰撞后小球摆起的角度,算出碰撞后对应小球的速度.(5)改变条件:改变碰撞条件,重复实验.(6)验证:一维碰撞中的动量守恒.方案三:在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(1)测质量:用天平测出两小车的质量.(2)安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端,把纸带穿过打点计时器,连在小车的后面,在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥.(3)实验:接通电源,让小车A运动,小车B静止,两车碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两小车连接成一体运动.(4)测速度:通过纸带上两计数点间的距离及时间由算出速度.(5)改变条件:改变碰撞条件,重复实验.(6)验证:一维碰撞中的动量守恒.方案四:利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(1)用天平测出两小球的质量,并选定质量大的小球为入射小球.(2)按照如图所示安装实验装置,调整固定斜槽使斜槽底端水平.(3)白纸在下,复写纸在上,在适当位置铺放好.记下重垂线所指的位置O.(4)不放被撞小球,让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下,重复10次.用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心P就是小球落点的平均位置.(5)把被撞小球放在斜槽末端,让入射小球从斜槽同一高度自由滚下,使它们发生碰撞,重复实验10次.用步骤(4)的方法,标出碰后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N.如图所示.(6)连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度.将测量数据填入表中.最后代入m1=m1+m2,看在误差允许的范围内是否成立.(7)整理好实验器材放回原处.(8)实验结论:在实验误差范围内,碰撞系统的动量守恒.【思想方法与技巧】动量守恒中的临界问题1.滑块与小车的临界问题滑块与小车是一种常见的相互作用模型.如图所示,滑块冲上小车后,在滑块与小车之间的摩擦力作用下,滑块做减速运动,小车做加速运动.滑块刚好不滑出小车的临界条件是滑块到达小车末端时,滑块与小车的速度相同.2.两物体不相碰的临界问题两个在光滑水平面上做匀速运动的物体,甲物体追上乙物体的条件是甲物体的速度v甲大于乙物体的速度v乙,即v甲>v乙,而甲物体与乙物体不相碰的临界条件是v甲=v乙.3.涉及弹簧的临界问题对于由弹簧组成的系统,在物体间发生相互作用的过程中,当弹簧被压缩到最短时,弹簧两端的两个物体的速度相等.4.涉及最大高度的临界问题在物体滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的过程中,由于弹力的作用,斜面在水平方向将做加速运动.物体滑到斜面上最高点的临界条件是物体与斜面沿水平方向具有共同的速度,物体在竖直方向的分速度等于零.5.正确把握以下两点是求解动量守恒定律中的临界问题的关键:(1)寻找临界状态看题设情景中是否有相互作用的两物体相距最近,避免相碰和物体开始反向运动等临界状态。
2 动量和动量定理(1)
2动量和动量定理[学习目标] 1.知道动量的概念,知道动量和动量变化量均为矢量,会计算一维情况下的动量变化量.(重点)2.知道冲量的概念,知道冲量是矢量.(重点)3.知道动量定理的确切含义,掌握其表达式.(重点、难点)4.会用动量定理解释碰撞、缓冲等生活中的现象.(难点)一、动量及动量的变化量1.动量(1)定义物体的质量与速度的乘积,即p=Mv .(2)单位动量的国际制单位是kg m/s ,符号是N/s s.(3)方向动量是矢量,它的方向与速度的方向相同.2.动量的变化量(1)定义:物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差(也是矢量),Δp=p′-p(矢量式).(2)动量始终保持在一条直线上时的矢量运算:选定一个正方向,动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示,从而将矢量运算简化为代数运算(此时的正、负号仅表示方向,不表示大小).二、动量和动量定理1.冲量2.动量定理(1)内容:物体在一个过程始末的动量变化等于它在这个过程中所受力的冲量.(2)表达式:FT=mv1-mv0 或I=▲p1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)动量的方向与物体的速度方向相同.(√)(2)物体的质量越大,动量一定越大.(×)(3)物体的动量相同,其动能一定也相同.(×)(4)冲量是矢量,其方向与力的方向相同.(√)(5)力越大,力对物体的冲量越大.(×)(6)若物体在一段时间内,其动量发生了变化,则物体在这段时间内的合外力一定不为零.(√) 2.(多选)关于动量的概念,下列说法正确的是(AC)A.动量大的物体,惯性不一定大B.动量大的物体,运动一定快C.动量相同的物体,运动方向一定相同D.动量相同的物体,动能也一定相同3.关于冲量,下列说法正确的是(A)A.合外力的冲量是物体动量变化的原因B.作用在静止的物体上的力的冲量一定为零C.动量越大的物体受到的合外力的冲量越大D.合外力的冲量的方向就是物体运动的方向对动量、冲量的理解1.(1)瞬时性:通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量,动量的大小可用p=m v表示.(2)矢量性:动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同.(3)相对性:因物体的速度与参考系的选取有关,故物体的动量也与参考系的选取有关.2.冲量的性质(1)过程量:冲量描述的是力的作用对时间的积累效应,取决于力和时间这两个因素,所以求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量.(2)矢量性:冲量的方向与力的方向相同,与相应时间内物体动量变化量的方向相同.3.动量的变化量:是矢量,其表达式Δp=p2-p1为矢量式,运算遵循平行四边形定则,当p2、p1在同一条直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算.4.动量和动能的比较动量动能物理意义定义式标矢性变化决定因素换算关系毛球的速度为342 km/h,假设球的速度为90 km/h,林丹将球以342 km/h的速度反向击回.设羽毛球质量为5 g,试求:(1)林丹击球过程中羽毛球的动量变化量▲p=mv1-mv0=0.005✖(5700+1500)=36N/S(2)在林丹的这次扣杀中,羽毛球的速度变化、动能变化各是多少?(1)动量p=m v,大小由m和v共同决定.(2)动量p和动量的变化Δp均为矢量,计算时要注意其方向性.(3)动能是标量,动能的变化量等于末动能与初动能大小之差.(4)物体的动量变化时动能不一定变化,动能变化时动量一定变化.1.(多选)关于动量的变化,下列说法中正确的是(ABD)A.做直线运动的物体速度增大时,动量的增量Δp与速度的方向相同B.做直线运动的物体速度减小时,动量的增量Δp与运动的方向相反C.物体的速度大小不变时,动量的增量Δp为零D.物体做曲线运动时,动量的增量Δp一般不为零2.(多选)恒力F作用在质量为m的物体上,如图所示,由于地面对物体的摩擦力较大,没有被拉动,则经时间t,下列说法正确的是(BD)A.拉力F对物体的冲量大小为零B.拉力F对物体的冲量大小为FtC.拉力F对物体的冲量大小是Ft cos θD.合力对物体的冲量大小为零动量定理1.(1)动量定理的表达式m v′-m v=F·Δt是矢量式,等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义.(2)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因.(3)公式中的F是物体所受的合外力,若合外力是变力,则F应是合外力在作用时间内的平均值.2.动量定理的应用(1)定性分析有关现象:①物体的动量变化量一定时,力的作用时间越短,力就越大;力的作用时间越长,力就越小.②作用力一定时,力的作用时间越长,动量变化量越大;力的作用时间越短,动量变化量越小.(2)定量计算有关物理量动量定理p′-p=I中,动量变化Δp与合力的冲量大小相等,方向相同,据此有:①应用I=Δp求变力的冲量.②应用Δp=FΔt求恒力作用下曲线运动中物体动量的变化.③应用动量定理可以计算某一过程中的平均作用力,通常多用于计算持续作用的变力的平均大小.【例2】蹦床运动是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目.一个质量为60 kg的运动员,从离水平网面3.2 m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5.0 m高处.已知运动员与网接触的时间为1.2 s,若把这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理,求此力的大小和方向.(g取10 m/s2)若运动员落到普通沙坑中,经Δt1=0.1 s停下,其他条件不变,则沙坑对运动员的平均冲力约为多少?用动量定理进行定量计算时注意(1)列方程前首先选取正方向;(2)分析速度时一定要选取同一参考系,一般是选地面为参考系;(3)公式中的冲量应是合外力的冲量,求动量的变化量时要严格按公式,且要注意动量的变化量是末动量减去初动量.训练角度1应用动量定理定性分析3.同一人以相同的力量跳远时,跳在沙坑里比跳在水泥地上安全,这是由于()A.人跳在沙坑的动量比跳在水泥地上的小B.人跳在沙坑的动量变化比跳在水泥地上的小C.人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上的小D.人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上的小训练角度2应用动量定理定量计算4.(2019·全国卷Ⅰ)最近,我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功,这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展.若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s,产生的推力约为4.8×106 N,则它在1 s时间内喷射的气体质量约为()A.1.6×102 kg B.1.6×103 kgC.1.6×105 kg D.1.6×106 kg课堂小结1.物体质量与速度的乘积叫动量,动量的方向与速度方向相同.2.力与力的作用时间的乘积叫冲量,冲量的方向与力的方向相同.3.物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受合力的冲量,动量变化量的方向与合力的冲量方向相同.知识脉络1.(多选)下列说法正确的是()A.动量大的物体惯性一定大B.动量大的物体运动一定快C.动量相同的物体运动方向一定相同D.动量相同的物体速度小的惯性大2.一物体从某高处由静止释放,设所受空气阻力恒定,当它下落h时的动量大小为p1,当它下落2h时动量大小为p2,那么p1∶p2等于()A.1∶1B.1∶2C.1∶2 D.1∶43.(多选)古时有“守株待兔”的寓言,设兔子的头部受到大小等于自身体重的撞击力时即可致死。
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x
m1 g
FN
vr R
m2 vr sin v1 m1 m2
dv1 m2vr cos a1 m1 m2 dt
m2vr2 cos a1 (m1 m2 ) R
15
R ar
vr
m2 g
v1
p m1v1 m2 (v1 vr )
py m2vr cos
(e) * m(v u) mv mv FR (t )t
m v v (v u) m m FR( e ) (t * ) t t t
m
dv dm FR(e) (t ) (u v ) dt dt
m v 存在 当 t 0 : , t t
FN
F F
F f FN
圆盘: m
2 aC2 FAx FAy F FN m2 g
FAx
A
aC2 R
M
x : m2 aC2 cos FAx F FAx F m2 R cos
2
FAy
m2 g
18
问题: 圆盘的角速度满足什么关系时,在运动过程中顶杆不脱离圆盘?
dp y dt
( e) Fiy i 1 n
a1
m1 g
如何求质心加速度?
FN
F m g m g m2vr ( sin ) N 1 2
方法一:
aC r c
m a
i 1
n
m2vr2 sin FN (m1 m2 ) g R
m1a1 m2 a 2 m1a1 m2 (a1 a r ) aC m1 m2 m1 m2
p0 x
13
质心运动定理
z
mi
vi
mj
质心加速度 aC r c
m a
i 1 i
n
i
ri
y
m
( e) R
rC
矢量式
mac F
o
x
rj v j
投影式
i
质点系总质量 m
m
n
n
i 1
c Fx m x c Fy y m c Fz z m
dv dm (e) vr u v m FR vr dt dt
21
例:设火箭初始质量和速度分别为
速度为 vr(常量),燃烧时间为
求火箭燃烧完瞬时的速度 v (不计空气阻力,重力为常力)。
,燃烧后火箭的质量为 m
vr : 2 ~ 3km/s
m0 10 m
m0 , v0 , 喷出燃气的相对
x
aC1 aC2 sin aC2 2 R
问题: 如何求轴承A水平方向的约束力?
17
分别研究圆盘和顶杆
顶杆: m a
1 C1
F1 F2 FN F m1 g
2
F1
m1 g
aC1
F2
y : m1aC1 FN m1 g FN m1 g m1 R sin
问题: 哈勃望远
镜振动产生的原 因是如何分析出
来的?
mac F
( e) R
19
二、变质量质点 运动微分方程
20
研究:有质量并入或分出 时,质点的动力学问题。 应用动量定理的积分形式 x
(e) pt2 pt1 I i(e) FR dt i 1 t1 n t2
t 时刻
z
m
t t 时刻
u
m m o y pt1 pt mv mu,
m
v
v v
pt2 pt t (m m)(v v )
( e) * pt t pt (m m)(v v) mv mu FR (t )t, t * (t, t t )
FAx
y
aC2
A
R
m2 g
M
y : m1aC1 m2 aC2 sin FAy (m1 m2 ) g FAy (m1 m2 ) g m1aC1 m2 aC2 sin
FAy (m1 m2 ) g (m1 m2 ) R sin
2
FAy
已经学过的内容
• 静力学
– 质点静力学(基本公理和定理、平衡方程)
– 刚体静力学(力系简化方法、平衡方程) – 质点系静力学(虚位移原理、平衡条件)
• 质点动力学
– 质点运动学(直角坐标法、自然坐标法)
– 平面刚体运动学(基点、瞬心、瞬时平动)
– 点的复合运动(速度、加速度合成定理) – 质点运动微分方程(惯性系与非惯性系)
5
非正常着陆情况
6
蒸汽机与机车
蒸汽机车
1892年研制的蒸汽机车
问题: 如何提高牵引力?
7
柴油机车 问题:
电力机车
(1)在输出扭矩相同的条
件下,机车主动轮半径与 牵引力的关系如何?
(2)列车提速后又带来了
哪些新问题?
8
车 轮 与 铁 轨 间 有 间 隙
9
问题:
若机车电机有足
够的动力,是否机车
一个力 F 使其以匀速
v 提升,求链条被提起的长度为y时力
F的大小(设未被提起的链条对提起部分没有作用力)。 解:提起部分的链条为研究对象
F
v
y
dv dm F mg vr dt dt dm y : 0 F mg ( vr ) dt m
m y, vr v
g
0 F yg v 2 F yg v 2
vr
R
光
滑
解:取板、甲虫为研究对象
m2 g
v1
受力分析: Fx(e) 0 系统动量: p m1v1 m2v 2
p m1v1 m2 (v1 vr )
y
a1
px m1v1 m2 (v1 vr sin ) px0
当:t = 0 时,0 0, v1 0 p x 0 0
t1
t2
dp x ( e) F ix 投影式 dt i 1 n dp y ( e) F iy i 1 dt n dp z ( e) F iz d t i 1
n
当:FR(e) 0
n
则: p p0
( e) 当: Fix 0 则:px i 1
12
n
n
•如何建立质点系的动量与作用力的关系?
动量定理的微分形式 矢量式
n dp (e) Fi (e) FR dt i 1
动量定理的积分形式
(e) pt2 pt1 I i(e) FR dt i 1 t1 n t2
其中:I i(e) Fi ( e)dt , (i 1,2,, n) 是作用在质点 i 上外力的冲量 动量守恒情况
i i
m
方法二:
( e) mac FR
已知
( e) ,可求质心加速度 a c FR
16
问题:确定质心加速度的方向(定性分析)
例:已知
m1 , m2 , R, t , f 。求:轴承A的约束力。
F1
m1析
( e) mac FR
m1aC1 m2aC2 FAx FAy F1 F2 (m1 m2 ) g
v
y
解: m
dv dm mg vr dt dt
dv dm y: m mg ( vr ) dt dt
mg
vr
O
dm d v g dt vr m
m0 v v0 g vr ln m
ln 10 2.3
x
用一级火箭不可能达到第一宇宙速度
22
例:设长度密度为 的链条堆放在地面上,其上一端作用有
1
质点系动力学
工 程 中 的 质 点 系 动 力 学
2
客机起飞、着陆过程中
机翼形状及其作用力的变化
3
舰载飞机起飞和降落过程中的动力学问题
问题:弹射装置为什
么装在飞机的前部?
问题:拦阻装置为什 么装在飞机的后部?
4
舰载飞机起飞装置示意图
早期舰载飞机着陆装置示意图
问题:飞机的动能 转化成什么能量?
可以跑得充分快?
电力车组
实验中的磁悬浮列车
上海磁悬浮列车
10
质点系动力学:研究质点系整体运动特征量(动
量、动量矩和动能)的变化与作用力间的关系。
用什么方法研究质点系动力学问题?
主 要 内 容
•质点系的动量定理 •质点系的动量矩定理 •质点系的动能定理
11
动量定理 一、动量定理
•质点系的动量 (momentum of particle system)
质心矢径
rc
m r
i 1
i i
守恒情况
m
质心速度 v C r c
m v
i 1 i
n
i
m
F
FR( e) 0
x
vc vc0 vcx vcx 0
14
0
例:已知: m1 , m2 , R, vr 常量, 求:板的速度、加速度、
地面约束力和系统质心加速度。初始时, 0 ,板静止。
23
vr
p mi vi
i 1
n
mi
vi
Fi (i)
F j(i)
z
Fi (e)
mj
Fj(e)
o x
y
vj
i p x m i vix mi x i 1 i 1 n n i p y m i viy mi y i 1 i 1 n n i pz m i viz mi z i 1 i 1