高二物理人教版选修35动量和动量定理
人教版高二物理选修3-5:动量和动量定理
(1)矢量性: 其方向与V的方向一致。 (2)瞬时性: 是状态量。 (3)相对性: 动量与参考系的选择有关
二、动量的变化量(p)
1、定义:末动量p’跟初动量p的矢量差。
2、定义式:p = p’ – p= mv 3、 p的量性: 矢量 4、动量变化的三种情况:
1)大小变化(方向不变); 2)方向变化(大小不变) ; 3)大小和方向都改变;
A.Ft,0
F
B.Ftcos, 0
C.mv, 0
mg
D.Ft, mgt
6、如图所示,质量为2kg的物体沿倾角为 30°高为h=5m的光滑斜面由静止从顶端下滑 到底端的过程中 (g=10m/s2) ,求:
(1)重力的冲量;
(2)支持力的冲量;
(3)合外力的冲量.
mg
【解】
加速度a=g·sin = 5m/s2.
(4)找出物体的初、末状态的动量; (5)根据动量定理列方程求解;
8.一个质量为0.01kg的弹性小球,以10m/s的 速度在光滑水平面上运动,撞到前方的竖直 墙壁后以8m/s的速度反向弹回,设碰撞时间 为0.01s,求球受到墙壁的平均撞击力.
解:取小球初速度方向为正方向 对小球受力分析:
初动量: P=mv即P=0.01×10kg·m/s=0.1kg·m/s
(1)此过程中物体的动量变化了多少?方向如何?
A
V
B
2、一质量是m的物体,以速度v在圆周上做匀速圆周运动,某时刻处在A点,经T/4后运动
到B点。(2)若经T/2后运动到C点,则此过程中物
体的动量变化了多少?方向如何?
A
V
V C
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做功的结果,那么, 动量的变化又是什么原因引起的呢?
高二物理人教版选修3-5第十六章 2 动量和动量定理
探究一
探究二
探究三
典例剖析 【例题2】 如图所示,在倾角α=37°的斜面上,有一质量为5 kg的 物体沿斜面滑下,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.2,求物体下滑2 s 的时间内,物体所受各力的冲量。 (g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
【思考问题】 物体受几个力的作用?各力的方向如何? 提示:物体受重力,方向竖直向下;支持力,方向垂直于斜面向上;摩 擦力,方向沿斜面向上。
探究一
探究二
探究三
变式训练2如图所示,一质量m=3 kg 的物体静止在光滑水平面上, 受到与水平方向成60°角的力作用,F的大小为9 N,经2 s时间,求:(g 取10 m/s2) (1)物体重力冲量大小。 (2)物体受到的支持力冲量大小。 (3)力F的冲量大小。 (4)合外力的冲量大小。
探究一
探究一
探究二
探究三
求各力的冲量或者合力的冲量,首先判断是否是恒力,若是恒力, 可直接用力与作用时间的乘积,若是变力,要根据力的特点求解,或 者利用动量定理求解。 特别提醒(1)计算冲量时,一定要明确是计算分力的冲量还是合力 的冲量。如果是计算分力的冲量,还必须明确是哪个分力的冲量。 (2)作用力和反作用力的冲量大小相等、方向相反,即I=-I'。
探究一
探究二
探究三
归纳总结动量变化量的求解方法 1.若初、末动量在同一直线上,则在选定正方向的前提下,可化矢 量运算为代数运算。 2.若初、末动量不在同一直线上,运算时应遵循平行四边形定则。
探究一
探究二
探究三
变式训练1如图所示,PQS是固定于竖直平面内的光滑的 圆周 轨道,圆心O在S的正上方。在O和P两点各有一质量为m的小物块a 和b,从同一时刻开始,a自由下落,b沿圆弧下滑。以下说法正确的是 ( )
高二物理人教版选修3-5动量和动量定理
动量和动量定理重/难点重点:动量、冲量的概念,动量定理的应用。
难点:动量、冲量的矢量性。
重/难点分析重点分析:物体的质量和速度的乘积叫做动量。
力和力的作用时间的乘积叫做冲量。
动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度。
这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量(或者说是物体所受各外力冲量的矢量和)。
难点分析:动量是矢量,它的方向和速度的方向相同。
冲量是矢量,它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向相同)。
如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方向就和力的方向相同。
如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动,则绳的拉力在时间t内的冲量,就不能说是力的方向就是冲量的方向。
对于方向不断变化的力的冲量,其方向可以通过动量变化的方向间接得出。
突破策略一、动量概念及其理解(1)定义:物体的质量及其运动速度的乘积称为该物体的动量p=mv(2)特征:①动量是状态量,它与某一时刻相关;②动量是矢量,其方向与物体运动速度的方向相同。
(3)意义:速度从运动学角度量化了机械运动的状态,动量则从动力学角度量化了机械运动的状态。
二、冲量概念及其理解(1)定义:某个力与其作用时间的乘积称为该力的冲量I=F△t(2)特征:①冲量是过程量,它与某一段时间相关;②冲量是矢量,对于恒力的冲量来说,其方向就是该力的方向。
(3)意义:冲量是力对时间的累积效应。
对于质量确定的物体来说,合外力决定着其速度将变多快;合外力的冲量将决定着其速度将变多少。
对于质量不确定的物体来说,合外力决定着其动量将变多快;合外力的冲量将决定着其动量将变多少。
三、关于冲量的计算(1)恒力的冲量计算恒力的冲量可直接根据定义式来计算,即用恒力F乘以其作用时间△t而得。
(2)方向恒定的变力的冲量计算。
如力F的方向恒定,而大小随时间变化的情况1中阴(4)合力的冲量计算几个力的合力的冲量计算,既可以先算出各个分力的冲量后再求矢量和,又可以先算各个分力的合力再算合力的冲量。
人教版高二物理选修3-5课件:16.2动量和动量定理(共40张PPT)
t t
F m t' m v P v
三、冲量(I)
1、定义:力与力作用时间的乘积。 2、定义式: I=F·t 3、单位——牛·秒(N·S)
三、冲量
1、定义:力与力作用时间的乘积。
4、 注意:
2、定义式: I=F·t 3、单位——牛·秒(N·S)
1)冲量是矢量,其方向与恒力的方向相同。
2)冲量是过程量,是力对时间的积累效应。
1)大小变化(方向不变); 2)方向变化(大小不变) ;
3)大小和方向都改变;
5、动量变化量(p)的计算: 1)初、未动量在一条直线上时:
方法: 设定正方向,将矢量运算转化成代数运算。
2)初、未动量不在同一直线上时: ----------------三角形法则 ΔP就是从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端的有向线段。
后钢球的动量有没有变化?变化了多少?方向如
何?
规定正方向
P’
P
p
5、动量变化量(p)的计算: 2)初、未动量不在同一直线上时: ----------------三角形法则
P′ ΔP
P
5、动量变化量(p)的计算:
2)初、未动量不在同一直线上时:--------三角形法则
P′ ΔP
P
ΔP就是从初动量的矢量末端指向末动量 的矢量末端的有向线段。
3、单位:
千克米每秒,符号是kg ·m/s
4、对动量的理解:
(1)矢量性: 其方向与V的方向一致。
(2)瞬时性: 是状态量。
(3)相对性: 动量与参考系的选择有关
二、动量的变化量(p)
1、定义:末动量p’跟初动量p的矢量差。 2、定义式:p = p’ – p= mv
3、 p的量性:
人教版高中物理选修3-5:动量与动量定理
二、动量的变化 1.定义:物体的末动量与初动量之矢量差叫做物体动量 的变化. 2.表达式:△P=m·△v方向 与△v的方向相同. ②动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量.
三、动量定理
v0 ——— F 作用了时间 t ——— v ’
F
F
分析:
由牛顿第二定律知: F = m a
加速度: a v'v0 t
即: F m v'v0 t
整理得: mv 'mv 0 Ft
三、动量定理
1.冲量(I):在物理学中,物体受到的力与力的作 用时间的乘积叫做力的冲量。
2.公式:I=F·t 单位——牛·秒(N·S)
3.注意:①冲量是矢量,作用力的方向不变时其方向 与力的方向相同。 ②冲量是过程量,是力对时间的积累效应。
运用动量定理解题步骤:
(1)确定研究对象; (2)明确研究过程,对研究对象进行受力分析; (3)选定正方向; (4)找出物体的初末状态并确定相应的动量; (5)根据动量定理列方程求解;
结束
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动量和动量定理
课程内容
01 问题的引出 02 动量 03 动量定理
问题的引入
1、一辆玩具车和大卡车以1m/s的速度向你驶来,你比 较害怕哪一个?
2、你站在东侧,但是新疆有一辆100m/s的速度向西行 驶,你害不害怕?
3、当一辆大卡车把一个静止的木箱撞飞时,给木箱传 递了什么?
1、玩具车与卡车相比,就算速度一样,你还是害怕卡 车,因为其质量较大,蕴含的能量较大
2.动量是矢量,动能是标量
3.定量关系
EK
1 mv 2 2
p2 2m
p 2mEk
动量发生变化时,动能不一定发生变化,
物理选修3-5人教版 16.2动量和动量定理
2、一个小球由某一高度落下,落地前速度大小5m/s,与 地发生碰撞以3m/s的速度反弹,速度变化了多少?
笛卡儿:最先提出动量具有守恒性思想,把运动 物体的质量和速率的乘积叫做动量,忽略了动量 的方向性。
惠更斯:明确提出动量的守恒性 和方向性。
牛顿:把笛卡儿的定义做了修改,明确的用物体 的质量和速度的乘积叫做动量,更清楚的表示动 量的守恒性和方向性。
p 2mEk
① 动量是矢量,动能是标量。
② 动量的单位是kg•m/s,动能的单位是J
③ 动量运算遵从平行四边形定则, 动能运算遵从代数法则
④ 动量决定了物体在力F的阻碍下能够运动多长时间 动能决定了物体在力F的阻碍下能够运动多运
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。
例1. 一个质量是 0.1 kg 的钢球,以 6 m/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 6 m/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?
规定初速度的方向为正方向
1. 定量关系 2.区别:
Ek
1 mv2 2
p2 2m
在日常生活中,有不少这样的事例: 跳远时要跳在沙坑里; 跳高时在下落处要放海绵垫子; 从高处往下跳,落地后双腿往往要弯曲; 轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡皮轮胎……
这样做的目的是为了缓冲
而在某些情况下,我们又不希望缓冲,比如用铁锤钉 钉子,这是为什么呢?
F 作用了时间 t
F
v0
F
vʹ
由牛顿第二定律知:F = ma
高
空
瓷
蹦
器
极
包
高中物理人教版选修35 16.2动量和动量定理教学课件 (共19张PPT)
问题引领
1.根据已知求解物块的加速度a?
2.根据牛顿第二定律,物块的加速度a可表示 为哪种形式?
3.求外力F的大小?
例题
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,反向飞回,速度 的大小为45m/s。若球棒与垒球作用时间为 0.01s,球棒对垒球的平均作用力是多大?
矢量, 冲量 与 Δ P 同向 3、解释“缓冲”现象: 控制变量法
谢谢大家!
作用力为1260N,负号表示方向与正方向相 反。
变式训练
蹦床运动中,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,着网后沿竖直向 上弹回,离网速度10 m/s。已知运动员与网接触 时间为1.2 s 。若把这段时间内网对运动员的作用 力当做恒力处理,求此力的大小和方向。
观看碰撞视频,解释现象。 1、应用动量定理解释安全气囊的作用。
2、轿车的发动机舱是越坚固越好?还是 适当柔软好?
ΔP = F合Δt
ΔP与Δt成正 比
ΔP = F合Δt
F一定时
自我反思
知识要点: 1、冲量:I= Ft‘ – Ft = FΔt
矢量,方向与力相同 2、动量定理:Ft‘–Ft = FΔt = mv ‘-mv
9、要学生做的事,教职员躬亲共做;要学生学的知识,教职员躬亲共学;要学生守的规则,教职员躬亲共守。2021/8/282021/8/28Saturday, August 28, 2021 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2021/8/282021/8/282021/8/288/28/2021 1:32:01 AM 11、只有让学生不把全部时间都用在学习上,而留下许多自由支配的时间,他才能顺利地学习……(这)是教育过程的逻辑。2021/8/282021/8/282021/8/28Aug-2128-Aug-21 12、要记住,你不仅是教课的教师,也是学生的教育者,生活的导师和道德的引路人。2021/8/282021/8/282021/8/28Saturday, August 28, 2021
人教版高二物理选修3-5-第一节动量、冲量及动量定理
二、冲量
二、冲量I
(1)定义:力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。
(2)表达式:I = Ft, 单位:牛每秒,N/s 。
(3)冲量I与功W对比:
冲量I
功W
过程量
力在时间上的积累
力在空间上的积累
定义式
I = Ft(恒力)
W=FScosα(恒力)
标矢性
矢量,与力方向同向
标量
与恒力的关系 恒力在一段时间内做功可能为零,而冲量一定不为零
新课引入
探究动量定理
水泥地面
水泥地面
水泥地面 泡沫垫
缓冲时间和物体质量一样时, 落地速度越大,撞击力越大。
落地速度和缓冲时间一样时, 物体质量越大,撞击力越大。
落地速度和物体质量一样时, 缓冲时间越短,撞击力越大;
新课引入
探究动量定理
情境:假设在拉力 F 和阻力f 的共同作用下,质量为m的物块的速度由v1 变为v2 ,
一、动量p
(4) 动量变化量与动能变化量对比
动量变化量
动能变化量
定义
末动量与初动量的矢量差 末动能与初动能的差值
表达式 标矢性
P = mv2 - mv1
矢量,与速度方向无关, 与速度变化量方向同向
Ek
=
1 2
mv 2
1 2
mv02
标量
运算法则 矢量运算(平行四边形)
代数运算
p = p2 - p1
p1 Δp p2
新课ing...
三、动量定理
三、动量定理 (1)定义:物体在某过程始末的动量变化量等于该过程中所受合力的冲量。
(2)表达式: I合 = Δp 或 F合t = mv2 - mv1
(3)性质: ①因果性:合外力的冲量是引起物体动量改变的原因。 ②矢量性:“=”不但表示二者数值相等,方向一致。一维情况下,通常 选择初速度v0的方向为正方向。 ③持续性:与牛顿第二定律的实质相同,但动量定理反映的持续效果。
《动量和动量定理》人教版高中物理选修3-5PPT课件
第16章 动量守恒定律
第2节 动量和动量定理
MENTAL HEALTH COUNSELING PPT
讲解人:XXX 时间:2020.5.25
课堂引入
为什么大石碎但人平安?
课堂引入
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。
的是( C )
A、甲物体受到的冲量大 B、乙物体受到的冲量大 C、两个物体受到的冲量大小相等 D、无法判断
六、动量定理解释生活现象
由Ft=Δp可知: △p一定,t短则F大,t长则F小
课堂小结
一、动量 1. 质量和速度的乘积叫做物体的动量 2. 公式:p = mʋ 3. 动量是矢量,方向与速度方向一致 二、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. 冲量是矢量,方向与作用力方向一致 三、动量定理 1. 定义: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。 2. 表达式:Ft = p' -p
人教版高中物理选修3-5
第16章 动量守恒定律
感谢各位的聆听
MENTAL HEALTH COUNSELING PPT
讲解人:XXX 时间:2020.5.25
一、动量(p)
1.概念: 在物理学中,物体的质量m和速度v的乘积叫做动量。 2.定义式: p = mv 3.单位:千克米每秒,符号是kg ·m/s 4.对动量的理解: (1)矢量性: 矢量,与v同向 (2)瞬时性: 是状态量。
二、动量的变化量 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, ′
高中物理人教版选修3-5课件-1-动量和动量定理(16张)-PPT优秀课件
高中物理人教版选修3-5课件:16.2- 动量和 动量定 理(共16 张PPT)
动量定理解释生活现象
由Ft=ΔP可知:
细
①△P一定,t短则F大,t长则F小;
节 决
定
——缓冲装置
成 败
,
②t一定,F大则△P大,F小则△P小;
态 度
决
定
③F一定,t长则△P大,t短则△P小。
一 切
制作人:王怀龙
高中物理人教版选修3-5课件:16.2- 动量和 动量定 理(共16 张PPT)
p
细
若速度变化, 节
则Δp一定不为零
决 定
若速度变化,
成 败
ΔEk可能为零
, 态
度
决
定
一
切
2mEk
高中物理人教版选修3-5课件:16.2- 动量和 动量定 理(共16 张PPT)
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 细
公式表示为 I=Ft
节 决
2、单位:在国际单位制中,冲量的单位是
思考与讨论
如如果果在在一一段段时时间间内内的的作作用用力力是是一一个个变变力力,,
又又该该怎怎样样求求这这个个变变力力的的冲冲量量??
F
细 节
公式I=Ft中的F必
决 定 成
须取平均值
F0
败 ,
态
度
O
t
决 定
t0
一 切
由 图 可 知 F-t 图 线 与 时 间 轴 之 间
所围的“面积”的大小表示对应时间t0 制作人:内王怀,龙力F0的冲量的大小。
ΔP
P 1 .2 kg m /s
高中物理人教版选修 3-5 第十六章 第二节 动量和动量定理
动量的变化
动量变化的三种情况: ①大小变化 ②方向改变 ③大小和方向都改变
同一直线上动量的变化
同一直线上动量变化的运算:
①初末动量同向,且末动量大于初动量
P
P′
P′
ΔP
同一直线上动量的变化
同一直线上动量变化的运算:
②初末动量同向,且末动量小于初动量
P
P′
P′
ΔP
同一直接上动量的变化
同一直线上动量变化的运算:
注意:物体的动量,总是指物体在某一时刻的动量,即具有瞬时性,故在 计算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度
动量
各表示什么意义?
?
动量是矢量,因此在分析动量问题时,应先选取一个正方向,与 规定的正方向相同方向的动量取正值,相反方向的动量取负值。
表示物体的动量大小是 表示物体的动量大小是 由于动量的正负仅表示方向,所以
③初末动量反向
P′
P
P′
ΔP
同一直线上动量的变化
一个质量是0.1kg的钢球,以6m/s的速度水平向右运动,碰到坚硬的墙壁 后弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动(如图所示)。碰撞前 后钢球的动量变化了多少?
动量与动能
①当两个物体的动量相同时,其动能一定相同吗? ②当两个物体的动能相同时,其动量一定相同吗? ③一个物体的动量变化时,动能是否改变?若一个物体的动能变化时,动 量是否改变?
①不一定 ②不一定 ③动量变化时,可能是方向变化,所以动能不一定变化; 物体的动能变化时,其速度的大小一定发生了变化,所以物体的动 量一定变化.
动量
理解并掌握动量概念 动量的理解和掌握其计算方法
动量的历史背景
笛卡儿提出了这样一种观点: “若找到一个适当的物理量来描述,运动的 总量是守恒的。这就是运动不灭的思想。” 他定义质量和速率的乘积为动量。
人教版选修3-5:动量和动量定理
结果:落在水泥地上的粉笔断了,而落在垫有厚 布的地上却没有断.
在日常生活中,有不少这样的事例:跳远时要跳在 沙坑里;跳高时在下落处要放海绵垫子;从高处往下 跳,落地后双腿往往要弯曲;轮船边缘及轮渡的码头 上都装有橡皮轮胎等,这样做的目的是为了什么呢? 而在某些情况下,我们又不希望这样,比如用铁锤钉 钉子.这些现象中的原因是什么呢?通过我们今天的学 习来探究其中的奥秘.
FN=(70×10+70
2×10×5.6
1
) N≈1 440.8 N
落在沙坑里时,Δt2=0.1 s,则
FN=(70×10+70
2×10×5.6 0.1 )
N≈8
108
N。
答案 1 440.8 N 8 108 N
由于作用时间较长,人所受的海绵垫和沙坑的作用力 不是很大,重力不可忽略,在题目没有明确是否忽略 重力时,先把重力考虑在内,然后根据求出的作用力 确定重力是否可忽略.
线以6m/s的速度向左运动.碰撞前后钢球动量变化了 多少?
v
v′
解:取小球初速度方向为正方向 初动量: p=mv即P=0.1×6kg·m/s=0.6kg·m/s 末动量: p′=mv′即p′= 0.1×(- 6)kg·m/s=-0.6kg·m/s 故动量变化为: Δp= p′- p=0.6kg·m/s-(-0.6kg·m/s) =-1.2kg·m/s “﹣”表示力的方向与正方向相反即ΔP方向水平向左.
二、动量定理
v
v'
1.定理的推导 在光滑水平面上的质量为m 的物体在水平恒力F 的作 用下,经过时间t,速度由v 变为v′.
解:如图所示,物体的初动量为 p= mv,末动量为p′ = mv′ ,
人教版高中物理选修3-5课件 16 动量和动量定理课件
动量概念的由来
人民教育出版社 高二 |选修3-5
如图所探究的问题中,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。
人民教育出版社 高二 |选修3-5
例1.下列情况中, 物体动量不变的是
A. 在平直路面上匀速前进的汽车 B. 汽车在转弯过程中速度大小不变 C. 水平飞出的球撞到竖直墙面后又
垒球的平均作用力。
动量定理的应用步骤
1、确定研究对象:一般为单个物体;
人民教育出版社 高二 |选修3-5
2、明确运动过程;
3、进行受力分析,确定每个力的冲量及其 合外力的冲量;
4、选定正方向,确定研究对象的初、末状态 的动量及其动量的变化;
5、根据动量定理列方程,统一单位后代入 数据求解。
动量定理解释生活现象
合外力冲量的方向与合外力的方向或速度变 化量的方向一致,但与初动量方向可相同,也可 相反,甚至还可成角度。
动量定理的适用范围
人民教育出版社 高二 |选修3-5
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,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;
=0.8kg·m/s, 且动量变化的方向向左.
课堂练习
人民教育出版社 高二 |选修3-5
1、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?
高二物理课件 16.2 动量和动量定理 (人教版选修3-5)
(1)冲量是矢量,求冲量嘚大小时一定要注意是力与其 对应嘚时间嘚乘积. (2)判断两个力嘚冲量是否相同,必须满足冲量嘚大小和方向 都相同,缺一不可.
【典例2】质量为m嘚物体放在水平面上,在与水平方向成θ
夹角嘚拉力F嘚作用下由静止开始运动,经过时间t速度达到v,
在这一时间内拉力F和重力G嘚冲量大小分别为( )
二、对冲量嘚理解
1.冲量嘚理解 (1)冲量是过程量,它描述嘚是力作用在物体上嘚时间累积效 应,取决于力和时间这两个因素,所以求冲量时一定要明确 所求嘚是哪一个力在哪一段时间内嘚冲量. (2)冲量是矢量,在作用时间内力嘚方向不变时,冲量嘚方向 与力嘚方向相同,如果力嘚方向是变化嘚,则冲量嘚方向与 相应时间内物体动量变化量嘚方向相同. (3)冲量嘚单位:在国际单位制中,力F嘚单位是N,时间t嘚 单位是s,所以冲量嘚单位是N·s.动量与冲量嘚单位关系是: 1 N·s=1 kg·m/s,但要区别使用.
4.在距地面高为h,同时以相等初速度v0分别平抛,竖直上抛,
竖直下抛一质量相等嘚物体m,从它们被抛出到落地嘚过程中,
比较它们嘚动量嘚增量Δp,正确嘚说法是( )
A.平抛过程较大
B.竖直上抛过程较大
C.竖直下抛过程较大
D.三者一样大
【解析】选B.解法一:由动量变化图可知,Δp2最大,即竖 直上抛过程动量增量最大,所以应选B.
【标准解答】取向下嘚方向为正,则由H处下落到与地面接
触前嘚瞬间,机械能守恒m:gH
1 2
mv12
故初状态速度v1=4 m/s
初状态动量:p1=mv1=0.8 kg·m/s
同理皮球与地面相碰后反弹,机械能守恒:mgh
1 2
mv22
故碰撞后嘚速度v2=-3 m/s
物理人教版高中选修3-5动量、动量守恒定律
第五章动量、动量守恒定律一、主要内容本章内容包括动量、冲量、反冲等基本概念和动量定理、动量守恒定律等基本规律。
冲量是物体间相互作用一段时间的结果,动量是描述物体做机械运动时某一时刻的状态量,物体受到冲量作用的结果,将导致物体动量的变化。
冲量和动量都是矢量,它们的加、减运算都遵守矢量的平行四边形法则。
二、基本方法本章中所涉及到的基本方法主要是一维的矢量运算方法,其中包括动量定理的应用和动量守定律的应用,由于力和动量均为矢量。
因此,在应用动理定理和动量守恒定律时要首先选取正方向,正规定的正方向一致的力或动量取正值,反之取负值而不能只关注力或动量数值的大小;另外,理论上讲,只有在系统所受合外力为零的情况下系统的动量才守恒,但对于某些具体的动量守恒定律应用过程中,若系统所受的外力远小于系统内部相互作用的内力,则也可视为系统的动量守恒,这是一种近似处理问题的方法。
三、错解分析在本章知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:只注意力或动量的数值大小,而忽视力和动量的方向性,造成应用动量定理和动量守恒定律一列方程就出错;对于动量守恒定律中各速度均为相对于地面的速度认识不清。
对题目中所给出的速度值不加分析,盲目地套入公式,这也是一些学生常犯的错误。
例1从同样高度落下的玻璃杯,掉在水泥地上容易打碎,而掉在草地上不容易打碎,其原因是:( )A.掉在水泥地上的玻璃杯动量大,而掉在草地上的玻璃杯动量小B.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大,掉在草地上的玻璃杯动量改变小C.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快,掉在草地上的玻璃杯动量改变慢D.掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时,相互作用时间短,而掉在草地上的玻璃杯与地面接触时间长。
【错解】选B。
【错解原因】认为水泥地较草地坚硬,所以给杯子的作用力大,由动量定理I=△P,即F·t=△P,认为F大即△P,大,所以水泥地对杯子的作用力大,因此掉在水泥地上的动量改变量大,所以,容易破碎。
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动量和动量定理
重/难点
重点:动量、冲量的概念,动量定理的应用。
难点:动量、冲量的矢量性。
重/难点分析
重点分析:物体的质量和速度的乘积叫做动量。
力和力的作用时间的乘积叫做冲量。
动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度。
这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量(或者说是物体所受各外力冲量的矢量和)。
难点分析:动量是矢量,它的方向和速度的方向相同。
冲量是矢量,它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向相同)。
如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方向就和力的方向相同。
如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动,则绳的拉力在时间t内的冲量,就不能说是力的方向就是冲量的方向。
对于方向不断变化的力的冲量,其方向可以通过动量变化的方向间接得出。
突破策略
一、动量概念及其理解
(1)定义:物体的质量及其运动速度的乘积称为该物体的动量p=mv
(2)特征:①动量是状态量,它与某一时刻相关;
②动量是矢量,其方向与物体运动速度的方向相同。
(3)意义:速度从运动学角度量化了机械运动的状态,动量则从动力学角度量化了机械运动的状态。
二、冲量概念及其理解
(1)定义:某个力与其作用时间的乘积称为该力的冲量I=F△t
(2)特征:①冲量是过程量,它与某一段时间相关;
②冲量是矢量,对于恒力的冲量来说,其方向就是该力的方向。
(3)意义:冲量是力对时间的累积效应。
对于质量确定的物体来说,合外力决定着其速度将变多快;合外力的冲量将决定着其速度将变多少。
对于质量不确定的物体来说,合外力决定着其动量将变多快;合外力的冲量将决定着其动量将变多少。
三、关于冲量的计算
(1)恒力的冲量计算
恒力的冲量可直接根据定义式来计算,即用恒力F乘以其作用时间△t而得。
(2)方向恒定的变力的冲量计算。
如力F的方向恒定,而大小随时间变化的情况
1中阴
几个力的合力的冲量计算,既可以先算出各个分力的冲量后再求矢量和,又可以先算各个分力的合力再算合力的冲量。
四、动量定理
(1)表述:物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化
(2)导出:动量定理实际上是在牛顿第二定律的基础上导出的,由牛顿第二定律
F=ma
两端同乘合外力F的作用时间△t,即可得
(3)动量定理的意义:
①动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度。
这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量。
②动量定理给出了冲量(过程量)和动量变化(状态量)间的互求关系。
③实际上现代物理学把力定义为物体动量的变化率:
/(这也是牛顿第二定律的动量形式)
F p t
∑=∆∆
④动量定理的表达式是矢量式。
在一维的情况下,各个矢量必须以同一个规定的方向决定其正负。
(4)动量定理的特点:
①矢量性:合外力的冲量·
F t
∑∆与动量的变化量Δp均为矢量,规定正方向后,在一条直线上矢量运算变为代数运算;
②相等性:物体在时间Δt内物体所受合外力的冲量等于物体在这段时间Δt 内动量的变化量;因而可以互求。
③独立性:某方向的冲量只改变该方向上物体的动量;
④广泛性:动量定理不仅适用于恒力,而且也适用于随时间而变化的力。
对于变力,动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值;不仅适用于单个物体,而且也适用于物体系统。
(5)利用动量定理解题的步骤:
Q
O P
S ①明确研究对象和研究过程。
研究对象可以是一个物体,也可以是质点组。
如果研究过程中的各个阶段物体的受力情况不同,要分别计算它们的冲量,并求它们的矢量和。
②进行受力分析。
研究对象以外的物体施给研究对象的力为外力。
所有外力之和为合外力。
研究对象内部的相互作用力不影响系统的总动量,不包括在内。
③规定正方向。
由于力、冲量、速度、动量都是矢量,所以列式前要先规定一个正方向,和这个方向一致的矢量为正,反之为负。
④写出确定研究对象的初、末动量和合外力的冲量(或各个外力的冲量的矢量和)。
注意要把12v v 和换成相对于同一惯性参照系的速度);
⑤根据动量定理列式求解21–Ft mv mv ∑=
例1. 如图所示,PQS 是固定于竖直平面内的光滑的14
圆周轨道,圆心O 在S 的正上方。
在O 、P 两点各有一质量为m 的小物块a 和b ,从同时刻开始,a 自由下落,b 沿圆弧下滑。
以下说法正确的是( ) A. a 比b 先到达S ,它们在S 点的动量不相等
B. a 与b 先到达S ,它们在S 点的动量不相等
C. a 比b 先到达S ,它们在S 点的动量相等
D. b 比a 先到达S ,它们在S 点的动量相等
解析:a 做自由落体运动, a t =, b 做变速圆周运动,当摆角很小时可视为振动处理,
当摆角不是很小时,可以推知,时间b t 不会比c t 小,所以a b t t <;
根据机械能守恒得知,a 、b 到达S 的速度大小相等,但方向不同,动量mv 大小相等,但方向不同,故A 选项正确。
例2.一质量为m 的小球,以初速度0v 沿水平方向射出,恰好垂直地射到一
倾角为30°的固定斜面上,并立即反方向弹回。
已知反弹速度的大小是入射速度大小的3
4
,求在碰撞中斜面对小球的冲量大小。
解析:小球在碰撞斜面前做平抛运动。
设刚要碰撞斜面时小球速度为v ,由题意,v 的方向与竖直线的夹角为30°,且水平分量仍为0v ,如图。
由此得
v =20v ①
碰撞过程中,小球速度由v 变为反向的3
4v 。
碰撞时间极短,
可不计重力的冲量,由动量定理,斜面对小球的冲量为
由①、②得 07
2I mv = ③
突破反思
将一些重要的结论、公式写在黑板上。
这样不仅能突出重点,而且方便学生最后做课堂总结。
科学从生活中来,又到生活中去,只有将理论和实践联系起来,科学才是有血有肉、有生命的,否则科学知识就是枯燥无味的东西,学生怎会感兴趣呢?。