动量定理
现在我们研究,一个具有一定动量的物体,在合外力的作用下,经过一段时间,它的动量变化跟所受合外力的冲量有什么关系.
设一个质量为m的物体,初速度为v,初动量为p=mv,在合外力F的作用下,经过一段时间t,速度变为v‘,末动量为 p'=mv' 设一个质量为m的物体,初速度为v,初动量为p=mv,在合外力F的作用下,经过一段时间t,速度变为v‘,末动量为 p'=mv'.物体的加速度a=(v'-v)/t,由牛顿第二定律F=ma=(mv'-mv)/t可得 Ft=mv'-mv, 即:Ft=p'-p.
上式表示, 物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化. 这个结论叫做动量定理.
钉钉子 车床
用铁锤钉钉子,铁锤受到钉子的冲量的作用,在很短的时间内动量变为零 用铁锤钉钉子,铁锤受到钉子的冲量的作用,在很短的时间内动量变为零.由动量定理知道,铁锤受到很大的作用力,同时钉子受到很大的反作用力,于是钉子被钉进去.铁锤的质量越大,打到钉子上的速度越大,即铁锤的动量越大,钉子受到的力就越大.
用冲床冲压钢板,冲头的动量在短时间内变为零,钢板受到很大的作用力,于是钢板被冲断 用冲床冲压钢板,冲头的动量在短时间内变为零,钢板受到很大的作用力,于是钢板被冲断.在上述例子中,作用时间很短,得到很大的作用力,而被人们所利用.
对动量定理的理解 1、合外力的冲量与物体动量改变的方向相同。 2、合外力是物体动量变化的原因 3、 合外力=动量变化率 3、 合外力=动量变化率 4、动量定理的研究对象:单一物体或系统 5、合外力的冲量:各力矢量合乘时间 或各力冲量矢量合
8、动量定理的使用范围:恒力、变力 9、解题步骤: a、确定研究对象 b、受力分析,规定正方向,确定个力的冲量(确定不了的用IN表示) c、确定始末状态的冲量 d、利用动量定理列解方程并讨论 10、动量定理和牛二的区别和联系 a、牛二可解决瞬间问题也可解决过程 b、动量定理不能解决瞬间问题,只能解决过程
【例题】一个质量为0. 18 kg的垒球,以25 m/s的水平速度飞向球棒,被球棒打击后,反向水平飞回,速度的大小为45 m/s 【例题】一个质量为0.18 kg的垒球,以25 m/s的水平速度飞向球棒,被球棒打击后,反向水平飞回,速度的大小为45 m/s.设球棒与垒球的作用时间为0.01s,球棒对垒球的平均作用力有多大?
分析 球棒对垒球的作用力是变力,力的作用时间很短. 在这个短时间内,力的大小先是急剧地增大,然后又急剧地减小为零 分析 球棒对垒球的作用力是变力,力的作用时间很短.在这个短时间内,力的大小先是急剧地增大,然后又急剧地减小为零.在冲击、碰撞一类问题中,相互作用的时间很短,力的变化都具有这个特点.动量定理适用于变力,因此,可以用动量定理求球棒对垒球的平均作用力. 由题中所给的量可以算出垒球的初动量和末动量,由动量定理即可求出垒球所受的平均作用力.
解 取垒球飞向球棒时的方向为正方向.垒球的初动量为 p =mv =0.18×25 kg·m/s=4.5 kg·m/s. 垒球的末动量为 p'= mv' =-0.18×45 kg·m/s=-8.1 kg·m/s. 由动量定理可得垒球所受的平均力为 F=(p'-p)/t=-1260N 垒球所受的平均力的大小为1260 N,负号表示力的方向与所选的正方向相反,即力的方向与垒球飞回的方向相同
1、从同一高度自由下落的玻璃杯,掉在水泥地上易碎,掉在软泥地上不易碎。这是因为:( ) A、掉在水泥地上,玻璃杯的动量大。 B、掉在水泥地上,玻璃杯的动量变化大。 C、掉在水泥地上,玻璃杯的冲量大,且与水泥地的作用时间短,因而受到水泥地的作用力大。 D、掉在水泥地上,玻璃杯的冲量和掉在软泥地上一样大,但与水泥地的作用时间短,因而受到水泥地的作用力大。
1、从同一高度自由下落的玻璃杯,掉在水泥地上易碎,掉在软泥地上不易碎。这是因为:( ) A、掉在水泥地上,玻璃杯的动量大。 B、掉在水泥地上,玻璃杯的动量变化大。 C、掉在水泥地上,玻璃杯的冲量大,且与水泥地的作用时间短,因而受到水泥地的作用力大。 D、掉在水泥地上,玻璃杯的冲量和掉在软泥地上一样大,但与水泥地的作用时间短,因而受到水泥地的作用力大。
2、质量为4千克的铅球和质量为0.1千克的皮球,以相同的速度运动,要是它们在相同的时间内停下来,哪个球受到的作用力大?大力是小力的几倍?
2、解:有题意知 它们速度相同,可设为v 4 v=F t 0.1 v=f t F/f=4/0.1=40倍 因此,铅球受到的作用力大, 且是皮球受力的40倍。
3、一个质量m=10kg的物体,以v=10m/s的速度做直线运动,受到一个反向的作用力F,经过4s,速度变为反向2m/s。这个力有多大? F=(mv`-mv)/t=10*(-2-10)/4=30N
4、质量是2.5*106kg的列车在平直的铁路上运行,受到一个不断增大的牵引力作用,经过35s的时间,速度由10m/s增大到24m/s。列车受到的冲量有多大?所受的合力平均值有多大? Ft=m vt-m vo=2.5*106*(24-10)=3.5*107 N·s F=1*106N
再见 谢谢