第一节第一讲冲量和动量.ppt

,第一节(第一讲) 冲量和动量,乳源高级中学 郑建林,本节课的学习目标,1知道力的冲量，冲量的单位、方向； 2理解动量的概念，动量的单位、方向； 3知道冲量和动量的单位之间的关系，能区别冲量和动量的方向； 4会判断物体动量是否变化； 5知道动量的运算服从矢量运算法则，如果动量矢量在同一直线上，可将动量的运算简化为代数运算, 对于一个原来静止的物体，只要作用力F和力的作用时间t的乘积Ft相同，这个物体就获得相同的速度也就是说：对一定质量的物体，力所产生的改变物体速度的效果，是由Ft这个物理量决定的。,问题： 一个质量为m的静止物体，在力F 的作用下开始运动，经过时间t 将获得多大的速度?, 解：物体在力F作用下得到的加速度为:,经时间t，据v=at 得 物体获得的速度,拓展分析：整理可得Ft=mv，由此我们得到：对于一个原来静止的物体（v0=0,m一定），要使它获得某一速度，你可采用哪些方法,答：可以用较大的力作用较短的时间； 可以用较小的力作用较长的时间 .,冲量：力F和力的作用时间t的乘积Ft叫做力的冲量,冲量是矢量，它的方向是由力的方向决定的，如果力的方向在作用时间内不变，冲量的方向就跟力的方向相同,通常用符号I来表示冲量：I=Ft,冲量的国际单位是牛·秒（N·s）,冲量的基本概念及理解：,冲量是表示物体在力的作用下经历一段时间的积累的物理量，因此，力对物体有冲量作用必须具备力和该力作用下的时间两个条件换句话说：只要有力并且作用一段时间，那么该力对物体就有冲量作用，可见，冲量是过程量,一、冲量,巩固训练 如图，一个质量为m的物块在水平恒力F作用下，经过时间t，求F在t时间内的冲量？ 一质量为m的物块在t1,t2、t3三段时间内所受外力分别为F1、F2、F3，方向均水平向右，求合力F在时间t1+t2+t3内的冲量 如果力F在t秒内水平向右，t秒后F大小不变，方向变为竖直向下，作用时间为2t秒，则力F在3t秒内的冲量如何计算？,总结：,只有当力F的方向一定时，才能说力F的冲量与力的方向相同。 计算冲量时，要明确是哪个力在哪一段时间内的冲量。,训练：放在水平地面上的质量为m的物体，用一个与水平方向成角的力F拉它，作用时间为t，物体始终不动。那么t时间内，拉力、重力和合力对物体的冲量为多大？,二、动量,1、针对前边得到的公式Ft=mv，讨论得到： 原来静止的质量m不同的物体，在相同的冲量作用下，虽然得到的速度v不同，但它们的质量和速度的乘积mv却是相同的，都等于它们受到的冲量 在物理学中我们把物体的质量和速度的乘积叫做动量 2、回答下列思考题： 动量用什么符号来表示？ 动量是一个过程量还是状态量？ 动量是矢量还是标量？ 动量的单位是什么？,3、结论: 定义：运动物体的质量和速度的乘积叫做动量用符号p表示，即p = mv. 动量是描述物体处于某一运动状态时的物理量，当运动状态一定时，物体的动量也就确定了，所以动量是一个状态量 动量是一个矢量，动量的方向和瞬时速度方向相同 动量的单位是千克·米/秒（kg·m/s） 4、知识巩固训练： 试证明冲量的单位N·s与动量的单位kg·m/s是相同的我们说物体的动量在变化，包括几种情况，举例说明,5、答案：,动量与冲量的单位是相同的，即：1牛·秒=1千克·米/秒 由于动量是矢量，所以只要物体的速度大小或方向发生变化，动量就一定发生变化例如做匀速直线运动的物体其动量是恒量，而做匀速圆周运动的物体，由于速度方向不断在改变，即使其动量大小不变，但因其方向不断改变，所以其动量是一变量 过渡：如果一个物体的动量发生了变化，那么动量的变化量如何求解呢,三、动量的变化,1、所谓动量的变化就是在某过程中的末动量与初动量的矢量差即p =p- p 2、应用 例1、一个质量是0.2kg的钢球，以2m/s的速度水平向右运动，碰到一块坚硬的大理石后被弹回，沿着同一直线以2 m/s的速度水平向左运动，碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？,3、思考下列问题： 动量是矢量，其运算遵循什么规律？ 例1：解：取水平向右的方向为正方向，碰撞前钢球的速度v=2m/s，碰撞前钢球的动量为p=mv=.×kg·m/s=0.4kg·m/s. 碰撞后钢球的速度为v=-2m/s,碰撞后钢球的动量为 p=mv=-.×kg·m/s=-0.4kg·m/s. 碰撞前后钢球动量的变化为：p=p-p=-0.4kg·m/s-0.4 kg·m/s=-0.8 kg·m/s 且动量变化的方向向左,例2、一个质量是0.2kg的钢球，以2m/s的速度斜射到坚硬的大理石板上，入射的角度是45°，碰撞后被斜着弹出，弹出的角度也是45°，速度大小仍为m/s，试求出钢球动量变化的大小和方向？,解题思考： 1、碰撞前后物体仍在一条直线上运动，可先设一个正方向，末动量p和初动量p可据此用正负表示，则动量的变化p可用代数的方法求出。 2、碰撞前后物体不在一条直线上运动，可用作图法，根据：（1）平行四边形定则，以p和p为邻边，做出平行四边形，其对角线长表示p的大小，方向就是p的方向；（2）用三角形方法，以p和p为邻边，另一条边的长表示p的大小，由p指向p的方向就是p的方向,关于p的计算,动量变化等于末动量（包括大小和方向）减去初动量（包括大小和方向）。,动量及其改变,例：将质量为2Kg的物体以3m/s的速度水平抛出，经过一段时间，速度方向与水平方向的夹角为530，求它的初动量、末动量和动量的变化量。,例题3、,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，钢球动量变化的大小为多少？,解析:,选竖直向下为正方向，则碰前钢球的动量,碰后钢球的动量,碰撞过程中钢球动量变化,负号表示方向与选定的正方向相反，即竖直向上，所以钢球动量变化大小是:, 5、 总结 动量是矢量，求其变化量可用平行四边形定则；在一维情况下可首先规定一个正方向，这时求动量变化就可简化为代数运算 动量是状态量，我们讲物体的动量，总是指物体在某一时刻的动量，因此在计算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度 ,四、巩固练习,1、对于力的冲量的说法，正确的是( ) A力越大，力的冲量就越大 B作用在物体上的力大，力的冲量也不一定大 CF1与其作用时间t1的乘积F1t1的大小，等于F2与其作用时间t2的乘积F2t2的大小，则这两个冲量相同D静置于水平地面上的桌子受到水平推力F的作用，经时间t始终处于静止状态，则此推力的冲量为零 2、质量m为3kg的小球，以2m/s的速率绕其圆心O做匀速圆周运动，小球从A转到B过程中动量的变化为多少？从A转到C的过程中，动量变化又为多少？,3、如图所示的水平面上有两个物体A和B,质量分别为mA和mB,A以角速度沿半径为R的圆周做匀速圆周运动,当A经过P点时物体B在恒力F作用下开始运动,当力F满足什么条件时,两物体在运动过程中某时刻的动量可以相同?,P,V,F,五、小结,1在物理学中，冲量是反映力的时间积累效果的物理量；力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量冲量是矢量 2物体的质量和速度的乘积叫动量，动量是一个状态量，动量是矢量动量的运动服从矢量运算规则平行四边形定则如果物体的运动在同一条直线上，在选定一个正方向后，动量的运算就可以简化为代数运算 3关于动量变化量的运算，p也是一个矢量，它的方向可以跟初动量的方向相同，也可以跟初动量的方向相反，也可能跟初动量的方向成一角度,六、练习 ,1、重100N的物体A，静止在水平面B上，已知A、B间的动摩擦因数为0.5，以g=10m/s，现用水平推力F=30N作用在物体A上，在2s内推力F的冲量和摩擦力的冲量大小分别为（ ） A、60 N·s，100 N·s B、60 N·s，60 N·s C、60 N·s，40 N·s D、0，0 2、下列情况下，物体的动量不变的是（ ） A在平直路面上匀速前进的汽车 B汽车在转弯的过程中，速度的大小不变 C水平飞来的球撞到竖直墙面后又沿原路返回 D匀速直线运动的洒水车正在洒水,3、下列几种说法中，错误的是（ ） A、某一物体的动量发生了变化，一定是物体的速度大小发生了变化 B、某一物体的动量发生了变化，一定是物体速度的方向发生了变化 C、物体的运动速度发生了变化，其动量一定发生了变化 D、物体的运动状态发生了变化，其动量一定发生了变化 4、一个物体的质量是2 kg，此物体竖直落下，以10 m/s的速度碰到水泥地上，随后又以8 m/s速度反弹，若取竖直向上为正，则小球与地面相碰前的动量为 kg·m/s，随后碰后的动量是 kg·m/s，小球的动量改变是 kg·m/s.,5、一质量是2 kg的物体，用一个10 N的水平拉力拉它向右做加速度为3 m/s2的匀加速直线运动，那么在10s内拉力的冲量大小应为 ，方向 ；摩擦力的冲量大小为 ，方向 6、关于冲量和动量，下列说法中正确的是（ ） A.冲量是反映力的作用时间积累效果的物理量 B.动量是描述物体运动状态的物理量 C.冲量是物体动量变化的原因 D冲量是描述物体状态的物理量,7、一个质量为2kg的物体，以初速度10m/s水平抛出，则抛出时动量的大小为多少？1s末物体的动量大小为多少？这1s内动量的变化为多少？方向如何？这1s内重力的冲量大小为多少？方向如何？（g=10m/s2）,七、素质能力训练 一、填空题 1、质量为0.1kg的小球，以rad/s的角速度做匀速圆周运动，半径为0.2m，则每1秒小球动能变化的大小等于 J，动量变化的大小等于 kg·m/s 2、距地面为15m高处，以10 m/s的初速度竖直向上抛出小球A，向下抛出小球B，若A、B质量相同，运动中空气阻力不计，经过1 s，质量对A、B二球的冲量比等于 ，从抛出到到达地面，重力对A、B二球的冲量比等于 3、重为10牛的物体在倾角为37°的斜面上下滑，通过A点后再经2s到达斜面底，若物体与斜面间的动摩擦因数为02，则从A点到斜面底的过程中，重力的冲量大小为 N·s，方向 ；弹力的冲量大小为 N·s，方向 ；摩擦力的冲量大小为 N·s，方向 ，合外力的冲量大小为 N·s，方向 ,4、如图所示，重为100N的物体，在与水平方向成60°角的等于10 N的拉力F作用下，以2 m/s的速度匀速运动，在10 s内，拉力F的冲量大小等于 N·s，摩擦力的冲量大小等于 N·s 二、选择题 1、关于冲量下述说法正确的是（ ） A作用力越大，冲量越大 B力的作用时间越长，冲量越大 C恒力的作用时间长，则冲量大 D上述说法均不正确 2、从A点以某一速度竖直向上抛出小球，球从抛出点A上升到最高点O，又从O返回A点的过程中空气阻力的大小不变，则上升与下降过程中，关于冲量的下述说法,中正确的是（ ） A上升与下降过程摩擦力的冲量相同 B上升过程重力的冲量小于下降过程 C上升过程合外力的冲量数值较大 D上升与下降过程合外力的冲量相同 3、将10 N的物体放于光滑的水平桌面上，以0.5m/s的速度匀速运动，经A点后2s通过B点，则A到B的过程中，关于作功与冲量的下述说法中正确的是A重力做功为0B重力做功10JC重力冲量为0D重力冲量为20 N·s,4、下列说法中正确的是（ ） A运动物体的动量的方向总是与它的运动方向相同 B作用于物体上的合外力的冲量不为0，则物体的动 量一定发生变化 C作用于物体上的合外力的冲量不为0，则物体的动能一定发生变化 D物体所受合外力的冲量方向总是与物体的动量方向相同 5、质量为0.5 kg的物体，它做直线运动的位移方程为s=(4t+6t2)m,则其动量的变化量对时间的变化率为（ ） A6N B15N C（2+2t）N D0,6、一质量为m的物体从高为h的光滑斜面的上端由静止开始下滑，当滑至一半长度时物体的动量为p1，动能为Ek1，当滑至斜面底时物体的动量为p2，动能为Ek2，则（ ） A B C D 7、自由下落的物体，在下落过程的任何相等的时间间隔内相等的物理量是（ ） A物体受到的冲量 B物体的位移 C物体速度的增量 D物体的平均速度,8、两个具有相等动量的物体，质量分别为m1和m2，且m1m2，则（ ） Am2动能较大 Bm1的动能较大 C动能相等 D无法判断 三、计算题 1、质量为m千克的物体自离地面高H米处做自由落体运动，取地面为参考平面，求物体下落n秒后的动量变化和受到的冲量。 2、将质量为m的一物体从离地h高处以初速度v水平抛出，试求出物体从抛出到落地过程动量的变化和所受重力的冲量。,参考答案(一)： 1.B 2.A 3.AB4.-20 kg·m/s;16 kg·m/s;36 kg·m/s5.100 N·s；向右；40 N·s；向左6ABC 参考答案(二)： 一、1.0;0.04 2.1； 3.20;竖直向下；16；垂直斜面向上；32；平行斜面向上；88；平行斜面向下 4.100;50 二、1.C 2.BC 3.AD 4.AB 5.A 6.A 7.AC 8.A 三、解：物体下落n秒后，速度由v=0变为v=ng. 动量变化为：p=mv-mv=mgn(kg·m/s) 方向竖直向下 物体在n秒内受到重力mg的作用，作用时间为n秒， 物体受到的冲量为Ft=mgn(N·s) 方向竖直向下，即与重力方向相同 ,