《金牌学案高中物理 第十六章 2 动量和动量定律 选修35.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金牌学案高中物理 第十六章 2 动量和动量定律 选修35.ppt（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2 动量和动量定律 知识点1动量及动量的变化量1 动量 1 定义 物体的质量m与速度v的乘积称为物体的动量 用字母 表示 即 p p mv 2 动量的矢量性 动量既有大小 又有方向 是 动量的方向与 的方向一致 运算遵循矢量运算法则 3 单位 国际单位是千克 米每秒 符号是 4 动量具有相对性 选取不同的参考系 同一物体的速度可能不同 物体的动量也就不同 即动量具有相对性 通常在不说明参考系的情况下 物体的动量是指相对地面的动量 kg m s 速度 矢量 5 动量与速度 动能的区别和联系 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 即 p p p 2 动量的变化量 p也
2、是矢量 其方向与速度的改变量 v相同 3 因为p mv是矢量 只要m的大小 v的大小和v的方向三者中任何一个发生了变化 动量p就发生变化 4 动量变化量 p的计算 当物体做直线运动时 只需选定正方向 与正方向相同的动量取正 反之取负 若 p是正值 就说明 p的方向与所选正方向相同 若 p是负值 则说明 p的方向与所选正方向相反 当初 末状态动量不在一条直线上时 可按平行四边形 定则求 p的大小和方向 知识点2冲量1 冲量 1 概念 力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量 2 定义式 I Ft 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
3、际单位制中 冲量的单位是牛 秒 符号为N s 2 冲量的理解 1 冲量的绝对性 由于力和时间均与参考系无关 所以力的冲量也与参考系的选择无关 2 冲量是 冲量的运算服从平行四边形定则 合冲量等于各外力的冲量的矢量和 若整个过程中 不同阶段受力 不同 则合冲量为各阶段冲量的矢量和 矢量 3 冲量是过程量 它是力在一段时间内的积累 它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 3 冲量的计算 1 恒力的冲量 公式I Ft适用于计算某个恒力的冲量 这时冲量的数值等于力与作用时间的乘积 冲量的方向与恒力方向一致 若力为同一方向均匀变化的力 该力的冲量可以用平均
4、力计算 若力为一般变力则不能直接计算冲量 2 变力的冲量 变力的冲量通常可利用动量定理I p求解 可用图象法计算如图16 2 1所示变力冲量 若某一力方向恒定不变 那么在F t图象中 图中阴影部分的面积就表示力在时间 t t2 t1内的冲量 图16 2 14 冲量与功 1 联系 冲量和功都是力作用过程的积累 是过程量 2 区别 冲量是矢量 是力在时间上的积累 具有绝对性 功是标量 是力在位移上的积累 有相对性 例题 如图16 2 2所示 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 图16 2 2 1 沙对小球的平均阻力F 2 小球在沙坑里下落过程
5、所受的总冲量I 解析 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 1 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 mg t1 t2 Ft2 0 2 仍然在下落的全过程对小球用动量定理 在t1时间内只有重力的冲量 在t2时间内为总冲量 已包括重力冲量在内 以竖直向下为正方向 有 mgt1 I 0 解得I mgt1 1 如图16 2 3所示 质量为m的小球由高为H的光滑固定斜面顶端无初速滑到底端过程中 重力 弹力 合力的冲量各是多大 图16 2 3 知识点3动量定理 1 内容 物体在一个过程始末的动量变化量等于
6、它在这个 过程中所受力的冲量 这个关系叫做动量定理 2 表达式 I p或Ft mv mv 3 对动量定理的理解 1 动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因 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 3 动量的变化率和动量的变化量 于物体所受的合外力 而由动量定理I p可知动量的变化量取决于合外力的冲量 它不仅与物体的受力有关 还与力的作用时间有关 4 动量定理具有普遍性 即不论物体的运动轨迹是直线还是曲线 不论作用力是恒力还是变力 不论几个力的作用时间是相同还是不同都适用 4 动量定理的应用 1 定性分析有关现象 p一定时 t越小 F越大
7、 t越大 F越小 p越大 而t越小 F越大 p越小 而t越大 F越小 2 应用动量定理解决问题的一般步骤 审题 确定研究对象 对谁 对哪一个过程 对物体进行受力分析 分析力在过程中的冲量 或合力 在过程中的冲量 抓住过程的初 末状态 选定参考方向 对初 末状态 的动量大小 方向进行描述 根据动量定理 列出动量定理的数学表达式 写清各物理量之间关系的补充表达式 求解方程组 并分析作答 例题 如图16 2 4 质量为M的汽车带着质量为m的拖车在平直公路上以加速度a匀加速前进 当速度为v0时拖 车突然与汽车脱钩 到拖车停下瞬间司机才发现 若汽车的牵引力一直未变 车与路面的动摩擦因数为 那么拖车刚停下
8、时 汽车的瞬时速度是多大 图16 2 4 解析 以汽车和拖车系统为研究对象 全过程系统受的合外力始终为 M m a 该过程经历时间为v0 g 末状态拖车的动量为零 全过程对系统用动量定理可得 2 如图16 2 5 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 反弹的最大高度为h2 0 2m 从小球下落到反弹到最高点经历的时间为 t 0 6s g取10m s2 求 小球撞击地面过程中 球对地面的平均压力F的大小 图16 2 5 解 以小球为研究对象 从开始下落到反弹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
9、此与地面作用的时间必为t3 0 1s 由动量定理得 mg t Ft3 0代入数据解得F 60N 题型1 动量及动量变化的计算 例题 羽毛球是速度较快的球类运动之一 运动员扣杀羽毛球的速度可达到342km h 假设球飞来的速度为90km h 运动员将球以342km h的速度反向击回 设羽毛球的质量为5g 试求运动员击球过程中羽毛球动量的变化量 解析 以球飞来的方向为正方向 则 所以动量的变化量 p p2 p1 0 600kg m s 即球的动量变化大小为0 600kg m s 方向与球飞来的方向 相反 答案 0 600kg m s方向与球飞来的方向相反 规律总结 动量变化量是矢量运算问题 应先规
10、定正方向 将矢量运算变为代数运算 再由 p p2 p1完成计算 1 质量为2kg的球 以10m s的水平速度与竖直墙正碰 碰后以10 m s的速度返回 求球在与墙碰撞过程中动量的变 化量 解 先取初速度方向为正方向 p mv2 mv1 2 10 kg m s 2 10kg m s 40kg m s 方向与初速度方向相反 题型2 用动量定理求冲量 例题 如图16 2 6甲所示 物体A和B用轻绳相连 挂在轻质弹簧下静止不动 A的质量为m B的质量为M 当连接A B的绳突然断开后 物体A上升经某一位置时的速度大小为v 这时物体B下落的速度大小为u 如图16 2 6乙所示 在这段时间里 弹簧的弹力对物
11、体A的冲量为 图16 2 6 A mv B mv Mu C mv Mu D mv mu 解析 该题涉及的物体较多 可选B为研究对象 在B下落的这段时间t内 其动量向下增加Mu B只受重力作用 由动量定理 重力mg 方向向下 弹簧的弹力 方向向上 但弹力是变力 所以要计算弹力的冲量只能应用动量定理来解决 以A为研究对象 其动量在时间t内向上增加为mv 设弹力的冲量为I 由动量定理有I mgt mv 解得I m v u 故正确选项为D 答案 D 规律总结 求一个变力的冲量时 若该力是均匀变化的 可转化为恒力 平均力F 求解 也可用动量定理求解 若该力不是均匀变化的 只能用动量定理求解 2 如图16
12、 2 7所示 将质量为m的小球用力下拉一段距离后 由静止释放 今测得经t时间球达到最高点 求此过程中弹簧弹力的冲量 图16 2 7 解 由动量定理得I mgt 0 故I mgt 即为所求弹簧弹力的冲量 方向竖直向上 题型3 用动量定理求冲力 例题 质量为50kg的杂技演员 在距弹簧床3 2m高处自由下落 着床后被弹向网上1 8m高处 已知演员与网的接触时间为2s 则演员对网的平均冲击力的大小为多少 解析 方法一 选演员为对象 设其刚触网时的速率为v 即自由下落末速度 有 在演员与网相互作用过程中 受竖直向下的重力mg 网对 人竖直向上的平均作用力F 如图16 2 8所示 图16 2 8 取向上
13、为正方向 据动量定理有 F mg t mv m v 850NF方向竖直向上方法二 设自由下落时间为t1 与网作用时间为t2 弹起上抛阶段时间为t3 由牛顿第三定律知 演员对网的作用力为850N 方向竖 直向下 结论中要说明矢量的方向 答案 850N 规律总结 先弄清物理情景 然后根据不同的运动性质确定选取相应规律 运用动量定理解题时 一定要全面地进行受力分析 同时要注意方向性 3 一辆轿车强行超车时 与另一辆迎面驶来的轿车相撞 两车相撞后 两车车身因相互挤压 皆缩短了0 5m 据测算两车相撞前速度约为30m s 则 1 试求车祸中车内质量约60kg的人受到的平均冲力是多 大 2 若此人系有安全带 安全带在车祸过程中与人体的作用 时间是1s 求这时人体受到的平均冲力为多大
