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1、動量動量碰撞碰撞 1不同種類的碰撞不同種類的碰撞 完全非彈性碰撞 完全彈性碰撞 部分彈性碰撞 爆炸下一頁下一頁照片照片 例子1動量動量碰撞碰撞 2碰撞實驗碰撞實驗 使用摩擦補償斜面 使用紙帶打點計時器來量度速度 預備不同種類的碰撞 參數：質量、初始速度 結果下一頁下一頁圖片圖片圖片圖片計算計算照片照片2動量動量動量動量 1動量守恆動量守恆 動量的定義：質量 速度 (mv) (是矢量！為什麼？) 在實驗中總動量守恆下一頁下一頁單位 ：kg m s-13動量動量動量動量 2動量守恆動量守恆 動量守恆定律 ：在沒有外力的作用下，一個碰撞系統的總動量維持不變。 外力的意思和例子下一頁下一頁圖片圖片4動
2、量動量動量動量 3動量守恆動量守恆 例子 (部分彈性碰撞) 例子 (彈性碰撞) 例子 (非彈性碰撞) 例子 (爆炸) 日常生活例子 動量不見了？下一頁下一頁計算計算計算計算計算計算計算計算圖片圖片圖片圖片5動量動量衝量衝量 1衝量和牛頓第二定律衝量和牛頓第二定律 深入認識碰撞 接觸時間 在接觸時內的平均力和平均加速度下一頁下一頁計算計算 牛頓第二定律 (另一種表述) : F t = m v - m u 結合 v = u + a t 與 F = m a6動量動量衝量衝量 2衝量和牛頓第二定律衝量和牛頓第二定律 定義衝量衝量 = 力 時間 (Ft) (是矢量！為什麼？)物體的衝量 = 物體的動量改
3、變單位：下一頁下一頁7動量動量衝量衝量 3衝量和牛頓第二定律衝量和牛頓第二定律 例子 1 例子 2 日常生活例子 下一頁下一頁計算計算計算計算照片照片 討論8動量動量牛頓第三定律牛頓第三定律 1牛頓第三定律牛頓第三定律 複習牛頓第三定律 作用和反作用對下一頁下一頁圖片圖片9動量動量完完10動量動量請按請按 回到回到碰撞碰撞 1 完全非彈性碰撞完全非彈性碰撞回到回到 完全彈性碰撞完全彈性碰撞 部分彈性碰撞部分彈性碰撞 爆炸爆炸11動量動量請按請按 回到回到碰撞碰撞 2 預備一個摩擦補償斜面預備一個摩擦補償斜面 (如圖如圖)。 放兩個小車在斜面上，放兩個小車在斜面上，用來示範不同種類的碰撞。用來示
4、範不同種類的碰撞。回到回到12動量動量請按請按 回到回到碰撞碰撞 2 在小車上附加紙帶打點計時器的紙帶，用來觀察各種碰撞在小車上附加紙帶打點計時器的紙帶，用來觀察各種碰撞的運動情況的運動情況。回到回到紙帶小車摩擦補償斜面13動量動量下一頁下一頁碰撞碰撞 2 各種碰撞的示範各種碰撞的示範 非彈性碰撞非彈性碰撞 部分彈性碰撞部分彈性碰撞 在小車上加上彈簧SS 在小車上加上磁鐵NS 在小車上加上磁鐵在小車上加上別針和木塞14動量動量請按請按 回到回到碰撞碰撞 2 各種碰撞的示範各種碰撞的示範回到回到 爆炸爆炸 將兩個小車間的彈簧壓縮彈簧會將小車彈開15動量動量請按請按 回到回到碰撞碰撞 2 我們考慮
5、非彈性碰撞的結果。下表是量度得來的數據。我們考慮非彈性碰撞的結果。下表是量度得來的數據。回到回到 我們叫我們叫 質量質量 速度速度 這個物理量做這個物理量做動量動量。 碰撞前的總動量等於碰撞後的總動量。碰撞前的總動量等於碰撞後的總動量。16動量動量下一頁下一頁動量動量 2 考慮兩個在太空中相撞的球體。考慮兩個在太空中相撞的球體。 我們可見在碰撞中唯一出現的力是球體之間的作用與反作我們可見在碰撞中唯一出現的力是球體之間的作用與反作用力。用力。 在這次碰撞中沒有外力作用，所以動量守恆。在這次碰撞中沒有外力作用，所以動量守恆。FF碰撞前碰撞前 接觸接觸17動量動量請按請按 回到回到動量動量 2 考慮
6、圖中兩個滾動球體的碰撞：考慮圖中兩個滾動球體的碰撞：回到回到 碰撞前碰撞前粗糙表面粗糙表面兩球相遇兩球相遇FF摩擦力摩擦力 除了球體的相互作用外，我們還要考慮桌面的摩擦力。摩擦除了球體的相互作用外，我們還要考慮桌面的摩擦力。摩擦力是球體系統的外力。力是球體系統的外力。 當我們施加外力時，系統的動量便不守恆。當我們施加外力時，系統的動量便不守恆。18動量動量請按請按 回到回到動量動量 3回到回到 根據動量守恆定律，根據動量守恆定律， 兩個全等的球體各以兩個全等的球體各以 3 m s-1 的速度向對方移動。每個球體的質量的速度向對方移動。每個球體的質量為為 2 kg。 碰撞後，其中一個球體以碰撞後
7、，其中一個球體以 1 m s-1 的速度向後移動，試找的速度向後移動，試找出另一球體的速度。出另一球體的速度。 球體的速度球體的速度 = 1 m s-1 (向前方向前方)v碰撞前碰撞前碰撞後碰撞後正方向1 m s-13 m s-13 m s-119動量動量請按請按 回到回到動量動量 3回到回到 根據動量守恆，根據動量守恆， 兩個全等的球體各以兩個全等的球體各以 3 m s-1 的速度移向對方。每個球體的質量的速度移向對方。每個球體的質量是是 2 kg。 碰撞後，一個球體被反彈並以碰撞後，一個球體被反彈並以 3 m s-1 的速度向後移動，的速度向後移動，問另一球體的速度。問另一球體的速度。 球
8、體的速度球體的速度 = 3 m s-1 (向前向前)2 kg 3 m s-1 + 2 kg (-3 m s-1) = 2 kg (-3 ms-1) + 2 kg vv = +3 m s-1v碰撞前碰撞前碰撞後碰撞後正方向3 m s-13 m s-13 m s-120動量動量請按請按 回到回到動量動量 3回到回到 根據動量守恆定律，根據動量守恆定律， 兩個全等的球體各以兩個全等的球體各以 3 m s-1 的速度移向對方。每個球體的質量的速度移向對方。每個球體的質量是是 2 kg。 碰撞後，兩球黏在一起。碰撞後，兩球黏在一起。 球體的速度球體的速度 = 0 m s-1碰撞後碰撞後碰撞前碰撞前正方向
9、3 m s-13 m s-1v2 kg 3 m s-1 + 2 kg (-3 m s-1) = (2 kg + 2 kg) vv = 0 m s-121動量動量請按請按 回到回到動量動量 3回到回到 根據動量守恆定律，根據動量守恆定律， 兩個全等的球體原本靜止地黏在一起。每個球體的質量是兩個全等的球體原本靜止地黏在一起。每個球體的質量是 2 kg。爆爆炸後，一個球體以炸後，一個球體以 4 m s-1 的速度向前移動，問另一球體的速度。的速度向前移動，問另一球體的速度。 球體的速度球體的速度 = -4 m s-1 (向後向後)爆炸前爆炸前爆炸後爆炸後正方向v4 m s-122動量動量下一頁下一頁
10、碰撞碰撞 1 日常例子：日常例子：(牛頓的碰撞球牛頓的碰撞球)23動量動量下一頁下一頁碰撞碰撞 1 日常例子：日常例子：(牛頓的碰撞球牛頓的碰撞球)24動量動量請按請按 回到回到碰撞碰撞 1 例子：例子：(在太空中加速的火箭在太空中加速的火箭)回到回到 例子：例子：(從炮台發射的炮彈從炮台發射的炮彈)25動量動量請按請按 回到回到碰撞碰撞 1回到回到 當一輛汽車與固定的牆壁在地面相撞，汽車的動量好像消當一輛汽車與固定的牆壁在地面相撞，汽車的動量好像消失了。難道動量不守恆？失了。難道動量不守恆？ 其實我們可以將牆壁和地其實我們可以將牆壁和地球看成一個整體，汽車和一球看成一個整體，汽車和一個極大的
11、物體相撞。動量仍個極大的物體相撞。動量仍然守恆，但牆壁和地球的運然守恆，但牆壁和地球的運動實在小得難以量度。動實在小得難以量度。26動量動量下一頁下一頁衝量衝量 1 下圖顯示兩個物體相撞下圖顯示兩個物體相撞ABFBFA 碰撞前碰撞前 兩個物體的接觸時間是兩個物體的接觸時間是 t。FA 和和 FB 分別是作用在分別是作用在 A 和和 B 的的力。力。 碰撞後碰撞後ABvAvBABuAuB27動量動量請按請按 回到回到衝量衝量 1 考慮在接觸時間考慮在接觸時間 t 內的平均力內的平均力 FB 和和 B 的平均加速度：的平均加速度：回到回到 FB t = 動量的改變動量的改變 我們定義我們定義 FB
12、 t 為衝量。為衝量。28動量動量下一頁下一頁衝量衝量 3 一一輛輛質質量量 2000 kg 的的汽汽車車以以 20 m s-1 的的速速度度與與一一輛輛靜靜止止的的貨貨車車發發生生碰碰撞撞。貨貨車車的的質質量量是是 5000 kg。 碰碰撞撞後後 ，貨貨車車以以 10 m s-1 向向前前移移動動，試試找找出出汽汽車車在在碰碰撞撞後後的的速速度度。假假設設接接觸觸時時間間是是 0.2 s，計算作用在汽車上的平均力計算作用在汽車上的平均力。正方向碰撞前碰撞前0 m s-120 m s-1碰撞後碰撞後v10 m s-129動量動量請按請按 回到回到衝量衝量 3 根據動量守恆定律根據動量守恆定律回
13、到回到 考慮衝量考慮衝量 答案中的負號代表力是向後方作用的。答案中的負號代表力是向後方作用的。30動量動量下一頁下一頁衝量衝量 3 一個質量為一個質量為 2 kg 的球體以的球體以 30 m s-1 的速度向牆壁移動。碰撞的速度向牆壁移動。碰撞後，後， 球體以球體以 20 m s-1 的速度向後移動。假設球體和牆壁的接的速度向後移動。假設球體和牆壁的接觸時間是觸時間是 0.1 s，設找出分別作用在球體和牆壁上的平均力。設找出分別作用在球體和牆壁上的平均力。固定的牆壁碰撞前碰撞前30 m s-1固定的牆壁碰撞後碰撞後20 m s-131動量動量請按請按 回到回到衝量衝量 3回到回到 考慮作用在球
14、體上的衝量考慮作用在球體上的衝量 作用在球體上的力是作用在球體上的力是 1000 N。答案中的負號代表力是向後答案中的負號代表力是向後作用的。作用的。 球體對牆壁的作用力也是球體對牆壁的作用力也是 1000 N，正正等於牆壁對球體的正正等於牆壁對球體的作用力。作用力。 (為什麼為什麼?) 因為牆壁是固定的，所以球體的動量並不守恆。但是我們因為牆壁是固定的，所以球體的動量並不守恆。但是我們仍然可以計算出作用在球體上的力。仍然可以計算出作用在球體上的力。32動量動量請按請按 回到回到衝量衝量 3 日常例子日常例子 : (汽車的防撞桿汽車的防撞桿)回到回到33動量動量下一頁下一頁牛頓第三定律牛頓第三定律 1 一個按著牆壁的溜冰者一個按著牆壁的溜冰者 兩個人互相拉扯兩個人互相拉扯作用在牆壁上的力作用在溜冰者身上的力之前之前 之後之後張力張力34動量動量下一頁下一頁牛頓第三定律牛頓第三定律 1 一個人準備起跑一個人準備起跑作用在起跑台的力作用在跑手的力之前之前之後之後 上升中的火箭上升中的火箭作用在氣體的力作用在火箭上的力35動量動量請按請按 回到回到牛頓第三定律牛頓第三定律 1 一個站在地球上的人一個站在地球上的人回到回到重量地球施加的拉力反作用力作用在地面的力36
