人教版选修3-5 第十六章 动量守恒定律 第2节 动量和动量定理 珲春二中 郑春植
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。 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 (1)矢量性: 动量方向与速度方向相同。 (2)瞬时性: 是状态量。 (3)相对性: 物体的动量与参照物的选择有关。中学阶段常以地球为参考系。
动量变化 例1. 质量 m=2kg,t0=0时,初速度v0 =10m/s. 初速度方向为正方向,初动量 p0= ___________ (1)如果加速度为 a=5m/s2 时 第1s末 动量 p1 = ___________ 第2s末 动量 p2 = ___________ (2)如果加速度为 a= - 5m/s2 时 第1s末 动量 p3 = ___________ 第3s末 动量 p4 = ___________
[导学探究] 如图所示,一个质量为m的物体在碰撞时受到另一个物体对它的力是恒力F,在F作用下,经过时间t,速度从v变为v′,推导物体的动量改变量Δp与恒力F及作用时间t的关系.
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(恒力的冲量) 三、冲量 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(恒力的冲量) 2、单位:在国际单位制中,冲量的单位是牛·秒,符号是N·s 3、冲量是矢量:方向由力的方向决定,若为恒定方向的力,则冲量的方向跟这力的方向相同 4、冲量是过程量,反映了力对时间的积累效应
例2 。 解: 物体沿斜面下滑的过程中,受重力、支持力和摩擦力的作用。冲量I=Ft,是矢量. 重力的冲量 IG=Gt=mgt=100 N·s, 方向竖直向下. 支持力的冲量 IFN=FNt=mgcos α·t=80 N·s, 方向垂直于斜面向上. 摩擦力的冲量 IFf=Fft=μmgcos α·t=16 N·s, 方向沿斜面向上.
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? 思考与讨论 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? t0 F t O F0
1、内容:物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化,这就是动量定理。 四、动量定理 1、内容:物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化,这就是动量定理。 2、表达式: 或 3、加深理解: 1)物理研究方法:过程量可通过状态量的变化来反映; 2)表明合外力的冲量是动量变化的原因; 3)动量定理是矢量式,合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同: 合外力冲量的方向与合外力的方向或速度变化量的方向一致,但与初动量方向可相同,也可相反,甚至还可成角度。
例3: 在水平力F=30 N的作用下,质量m=5 kg的物体由静止开始沿水平面运动.已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0 例3: 在水平力F=30 N的作用下,质量m=5 kg的物体由静止开始沿水平面运动.已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,若F作用6 s后撤去,撤去F后物体还能向前运动多长时间才停止?(g取10 m/s2)
解法一: 撤去F前物体做匀加速运动的过程, 取水平力F的方向为正方向, 根据动量定理有(F-μmg)t1=mv-0, 撤去F后,物体做匀减速运动的过程,根据动量定理有-μmgt2=0-mv.
应用动量定理定量计算的一般步骤 (1)选定研究对象. (2)进行受力分析,确定初、末状态. (3)选定正方向,根据动量定理列出对应的方程分析求解.
例4:如图所示,静止在水平面上的A,B两个物体通过一根轻绳相连,A的质量为mA=2kg,B的质量为mB=1kg,物体A,B与水平地面间的动摩擦因数分别为µA ,µB,现在水平恒力F作用下,物体A,B由静止开始向右做匀加速运动,5秒末轻绳刚好被拉断,此时A,B的速度均为10m/s,此后A物体再运动10秒后静止,当A物体静止时,B物体的速度为多少?(g=10m/s2) A B F
物体的运动方向为正方向
1.(1)1.5 kg·m/s, 方向与羽毛球飞来的方向相反 (2)37.5 J 3. B 4. 700 N; 7000 N 《例题》答案 : 1.(1)1.5 kg·m/s, 方向与羽毛球飞来的方向相反 (2)37.5 J 3. B 4. 700 N; 7000 N 《达标检测》答案 : 1.BCD 2.CD 3.D 4.(1)2 (2)10,方向竖直向上 1400 N; 7700 N 12,方向竖直向上
讨论: 求速度 F o F0 (2) F o F0 (1) F o F0 (4) F o F0 (3)