动量定理及应用shangk

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A
B
C
例.一个m=0.1Kg的小球,从h=0.8m高处下落到一厚垫子上,若小 球从接触软垫到陷至最低点经历0.2s,则这段时间内软垫对小球的 冲量和平均作用力?(g=10/不计空气阻力) 一。全过程 解:初末动量都为0,在空中时间t1=√2h/g=0.4s h t1
mg F
设向下为正方向
mgt1+mgt2-Ft2=0-0, 所以:Ft2= 0.6Ns,F=3N 二。分段求解 解:着垫速度V= √2gh=4m/s.设向下为正方向。 着垫后:mgt2-Ft2=0-mv t2
运用动量定理求平均作用力
2、质量为m的小球,从沙坑上方自由下落,经过 时间t1到达沙坑表面,又经过时间t2停在沙坑里。 求:⑴沙对小球的平均阻力F; ⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I。
解:设刚开始下落的位置为A,刚好接触沙的位 置为B,在沙中到达的最低点为C。 ⑴在下落的全过程对小球用动量定理:重力作用 时间为t1+t2,而阻力作用时间仅为t2,以竖直向 下为正方向,有: m gt1 t 2 F mg(t1+t2)-Ft2=0, 解得: t2 (2)mgt1-I=0,∴I=mgt1
300
2 0
2 y
7. 利用动量定理解题的步骤:
⑴明确研究对象和研究过程。研究对象可以是一个物体,也可 以是几个物体组成的系统。
⑵进行受力分析。
⑶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。 ⑷写出研究对象的初、末动量和合冲量(或各个外力的冲量 的矢量和)。 ⑸根据动量定理列式求解。
则用该式子求出的该时间内变力的平均值 ⑥动量定理不仅适用于宏观低速物体,也适用于微 观现象和变速直线和曲线运动问题。
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动量定理解释生活现象
鸡蛋从一定高度落到地板上, 肯定会被打破,现在,在地板 上放一块泡沫塑料垫,让鸡蛋 落到泡沫塑料上,会看到什么 现象?你能解释这种现象吗?
由Ft=ΔP可知:
①△P一定,t短则F大,t长则F小; ——缓冲原理
vo ,射出的速度为 vt
,所用时间为 t ,墙
对子弹的作用力为一恒力 F ,那么 F 等于多少?
解答: 加速度
vt vo a t
F合 F 根据牛顿第二定律 a m m

vt vo F t m
F t mvt mvo
mv t mv o 转换为 F t
冲量(impulse)
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? 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。
动量与牛顿第二定律的联系
想一想 算一算 假设质量为 m 的一颗子弹射入墙那一刻的速 度为
v
A
F1 F2 C
O
B D
t
BC
运用动量定理求连续流体的冲击力
1.如图所示,一个下面装有轮子的贮气瓶停放在光 滑的水平地面上,顶端与竖直墙壁接触.现打开尾端 阀门,气体往外喷出,设喷口面积为S,气体密度为 ,气体往外喷出的速度为v,则气体刚喷出时钢瓶顶 端对竖直墙的作用力大小是 ( D) v2 A.S B. S 1 2 C. v S D.2S 2 解: 设时间Δt内从喷口喷出的气体质量为Δm, 则 Δm= vΔt S
动量和冲量之间有什么 联系呢

猜猜
动量与牛顿第二定律的联系
想一想 算一算 假设质量为 m 的一颗子弹射入墙那一刻的速 度为
vo,射出的速度为 vt
,所用时间为 t ,墙
对子弹的作用力为一恒力 F ,那么 F 等于多少?
解答: vt vo 加速度 a t
根据牛顿第二定律
a F合 m
vt vo F合 ∴ t m
思考:一个物体对另一个物体的作用本
领与哪些物理量有关?
质量相同 速度不同
同样质量的竹箭,一支用弓射出,而另一支 用手掷,哪一支穿透本领大?
一个物体对另一个物体的作用本领与物体 的速度有关。
足球场上一个足球迎头飞过来,你的第一 个反应是什么?那么如果以相同速度飞过 来一个铅球呢?
速度相同 质量不同
思考与讨论 报道、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,撞后鸟粘在飞机上飞机坠毁, 飞行员弹射逃生……小小飞禽何以能撞毁飞机这样的庞 然大物?
已知鸟的质量为1kg,身长为20cm,鸟与飞机相撞的面 积S=0.01m2,飞机飞行的速度为500m/s,试估算鸟对飞 机的撞击所产生压强的大小。
6. I=Ft只能求恒力产生的冲量
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?
图像的面积表示什么意思
F F0
F
F=Kt1 t t1 求t1时间内的冲量
O t0
t
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内力F0的冲量的大小。
4..水平推力F1和F2分别作用于水平面上 等质量的两个物体上,作用一段时间后 撤去推力,物体将继续运动一段时间后 停下,两物体的v-t图像如图所示,图中 AB∥CD,则 A. F1的冲量大于F2的冲量 B. F1的冲量小于F2的冲量 C.两物体受到的摩擦力大小相等 D.两物体受到的摩擦力大小不等
5.冲量与功的区别
冲量
I=Ft W= FS
矢 量 标 量
N·S
力对时间的累积 效应

力对空间的累积 N·m(J) 效应
(2).力作用一段时间可能不做功,但一定有冲量。
(3).作用力与反作用力:作用力的冲量与反作 用力的冲量大小一定相等,但是作用力的功与反 作用力的功不一定相等。
2.如图,质量为m的物体放在摩擦因数为μ 的 水平面上原先静止,现在恒力F1的作用下运 动了t1、再经t2停止。求物体受F1、f的冲量及 这全过程的合冲量。
说明: ①动量的变化p的方向与△v的方向相同.
②该式子是矢量式,初末动量共线时,先规定一个正方
向,(一般以初动量为正方向)与正方向相同带正数,与 正方向相反带负数。 p >0表示与正方向相同,
p<0表示与正方向相反
不在同一直线上的动量变化的运算,遵 三角形法则:
P′ ΔP
P
动量变化ΔP的方向为:将初末动量分 别平移到同一点,则从初动量的矢量 末端指向末动量的矢量末端
• 求解曲线运动问题 • 如图所示,以Vo =10m/s2的初速度且与水平 方向成300角抛出一个质量m=2kg的小球.忽 略空气阻力的作用,g取10m/s2.求抛出后第 2s末小球速度的大小.
V0
竖直方向应用动量定理得: Fyt=mVy-mVy0 所以mgt=mVy-(-mV0.sin300), 解得Vy=gt-V0.sin300=15m/s. 而Vx=V0.cos300= 5 3m / s V 在第2s未小球的速度大小为: V V 10 3m / s 说明: 动量定理在求解曲线运动 问题中,一般以动量定理的分量形式建立方程,即: Fxt=mVx-mVx0
一个物体对另一个物体的作用本领与物体 的质量有关。
结论:
一个物体对另一个物体的作用本领不
仅与物体的质量有关还和物体的速度 有关。
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之和在碰撞前后是保持不变的, 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。
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:牛· 秒,符号是N· s 3、冲量是矢量:若为恒力,则冲量的方向 跟这力的方向相同 4、冲量是过程量,反映了力对时间的累积效 应,求冲量一定要注明是哪个力(可以是某个 力,也可以是合力)在哪段时间内的冲量
转换为 F合
m vt m vo t
F合 t m vt m vo
F合t mvt mvo
这个表达式中,各个物理量分别是什么?
等号左边表示合冲量,等号右边是物体动量 的变化量。 动量定理:物体所受的合冲量等于物体的动 量的变化,这个结论叫做动量定理。 表达式为:
I 合 mvt mvo
说明:
①式中速度V、Vt必须对同一参考系而言。
②动量定理中的I合指的是合冲量。
③动量定理是一个矢量式。计算时先规定正方向
(一般以初动量的方向为正方向)
④ I合与初动量P1,末动量P2的方向应对应 实际的合I与初动量末动量不共线时 Ix合=mVx2-mVx1 Iy合=mVy2-mVy1
⑤动量定理适用于恒力,也适用于变力。若F为变力
F1
3.质量为m=2kg的物体,自倾角为=370固定的光 滑斜面的顶端静止滑下,已知斜面的长度为 s=12m,g=10m/s2,物体由斜面的顶端下滑到底端的 过程中.求: (1) 重力的冲量和重力做的功 (2) 支持力的冲量和支持力做的功 (3) 合力的冲量和合力做的功
5.合冲量的计算 -----注意选取正方向 I合=I1+I2+I3+…….+In= F合t(各力作用时间相同) I合=I1+I2+I3+…….+In = F1t1+F2t2+F3t3+…..Fntn (各力作 用时间不相同)
mg
Ft2=0.6Ns
F=3N
运用动量定理求变力冲量
• 1.颗人造地球卫星的质量为m,该卫星在半径 为R圆形轨道上绕地球作匀速圆周运动,其周 期为T。求: • (1)在T/2的时间内,卫星受到的引力的冲量 为多少? • (2)在T/6的时间内,卫星受到的引力的冲量 为多少?
4R 1 .I 2 m v T 2R 2 .I m v T
以地球为参考系
例1、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?
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 (或动量的增量),即 p = p' – p=m· △v
一、动量
1、概念:
在物理学中,物体的质量m和速度v的乘积叫做动量用P表示。
2、定义式:
p= m v
3、单位:千克米每秒,符号是kg ·m/s
4、对动量的理解: P的方向与该时刻速度的方向相同; (1)矢量性 (2)瞬时性 物体的动量,总是指物体在某一时刻 或某一位置的动量,即具有瞬时性 (3)相对性 物体的动量与参照物的选择有关,常
运用动量定理求平均作用力
例1: 质量为m=1kg的小球由高h1=0.45m处自由下落, 落到水平地面后,反跳的最大高度为h2=0.2m,从小球 下落到反跳到最高点经历的时间为Δt=0.6s,取 g=10m/s2。求:小球撞击地面过程中,球对地面的平 均压力的大小F。 解:以小球为研究对象,从开始下 落到反跳到最高点的全过程动量变 化为零,根据下降、上升高度可知 其中下落、上升分别用时t1=0.3s和 t2=0.2s,因此与地面作用的时间必 为t3=0.1s。由动量定理得:mgΔtFt3=0 ,F=60N
由动量定理 FΔt =Δm v ∴ F= v2S 由平衡条件及牛顿第三定律, 钢瓶对墙的作用力大小为F= v2S
2.为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强, 小明在雨天将一与睡莲等面积的圆柱形水杯置于露 台,测得1小时内杯中水上升了45 mm.查询得知,当时 雨滴竖直下落速度约为12 m/s.据此估算该压强约为 (设雨滴撞击睡莲后无反弹,不计雨滴重力,雨水的 密度为1×103kg/m3) ( ) A A. 0.15 Pa B. 0.54 Pa C. 1.5 Pa D. 5.4 Pa
假设鸟的体长为20cm,即0.2m, 飞机以500m/s的速度将其撞扁, 则用时为t=X/V= 0.2/500=4x10-4s。 由动量定理可得, 冲击力为:F= MV/t=1×500/4×10-4N=1.256N。 P=F/S=1.25 ×108Pa
1、质量为5kg的小球,从距地面高为15m处水平 抛出,初速度为10m/s,不计空气阻力, g=10m/s2,4内重力的冲量是( D ) 球落地时的动量( C ) A、60N· B、80N· s s C、100N· D、200N· s s
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