§ 2
动量和动量定理
一、学习目标
1.理解动量的概念,知道动量和动量变化均为矢量;会计算一维情况下的动量变化。
2.理解冲量的概念,知道冲量是矢量,掌握冲量与动量变化的关系。
3.理解动量定理的确切含义,掌握其表达式。
4.能运用动量定理解释有关现象和解决实际问题。
二、导入新课
鸡蛋在同学们生活中是常见的,印象中又是很容易破碎的。本节课首先通过一个 “瓦碎蛋全”的实验导入新课。
三、新课教授
一、动量
1、定义:
2、单位:
3、对动量的理解:(1)矢量性
(2)瞬时性
(3)相对性
4、动量的变化及计算
1、定义:
2、表达式:
3、动量的变化的计算
(1)初末动量在一条直线上: (2)初末动量不在一条直线上:
例1
一个质量m= 0.1 kg 的钢球,以ʋ = 6 m/s 的速度水平向右运动,碰到一个坚硬物后被弹回,沿着同一直线以ʋ\'= 6 m/s 的速度水平向左运动,如图所示。碰撞前后钢球的动量各是多少?碰撞前后钢球的动量变化了多少?
5、动量和动能的区别:
例2.两小球的质量分别是m1和m2,且m1=2m2,当它们的动能相等时,它们的动量大小之比是
二、冲量
1、定义:
2、公式:
3、单位:
4、矢量、过程量;
5、冲量的计算 (1)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. (2)求合冲量
①如果是一维情形,可以化为代数和,如果不在一条直线上,求合冲量遵循平行四边形定则.②两种方法:可分别求每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和;另外,如果各个力的作用时间相同,也可以先求合力,再用公式I合=F合·Δt求解.
例3 把一个质量 m = 2 kg的小球沿水平方向抛出,不计空气阻力,经 t = 5 s,求小球受到的重力的冲量I。(取g=10m/s2)
例4 如图所示,物体静止在水平地面上,先用水平恒力 F1拉物体,然后用水平恒力F2 拉物体,这两个力作用的时间分别为 t1和t2 ,求物体受 F
1、F2 作用的合冲量。
三、动量定理
1、定义:
2、表达式:
3、适用范围:
4、应用动量定理定量计算的一般步骤 ①选定研究对象,明确运动过程.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.
5、注意:(1)应用动量定理解题时,一定要对物体进行受力分析,明确各个力和合力是正确应用动能定理的前提.(2)列方程时一定要先选定正方向,严格使用矢量式.(3)变力的冲量一般通过求动量的变化量来求解.例 4. 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 0.01 s,球棒对垒球的平均作用力有多大?
例5:质量为0.5 kg的弹性小球,从1.25 m高处自由下落,与地板碰撞后回跳高度为0.8 m,设碰撞时间为0.1 s, g取10 m/s2,求小球对地板的平均冲力.
6、动量定理在生活中的应用 ①物体的动量变化量一定时,力的作用时间越短,力就越大,反之力就越小;例如:易碎品包装箱内为防碎而放置的碎纸、刨花、塑料泡沫等填充物.②作用力一定时,力的作用时间越长,动量变化量越大,反之动量变化量就越小.例如:杂耍中,铁锤猛击“气功师”身上的石板令其碎裂,作用时间很短,铁锤对石板的冲量很小,石板的动量几乎不变,“气功师”才不会受伤害.
四、课堂练习
1、下列关于动量的说法中,正确的是(
) A.质量大的物体动量一定大 B.速度大的物体动量一定大
C.两物体动能相等,动量不一定相等 D.两物体动能相等,动量一定相等
2、下列关于动量的说法中,正确的是(
) A.物体的动量改变,其速度大小一定改变 B.物体的动量改变,其速度方向一定改变 C.物体运动速度的大小不变,其动量一定不变 D.物体的运动状态改变,其动量一定改变
3、质量为m的物体放在水平面上,在与水平方向成θ夹角的拉力F的作用下由静止开始运动,经过时间t速度达到v,在这一时间内拉力F和重力G的冲量大小分别为(
) A.Flcosθ,0
B.mv,Ft C.Ft,0
D.Ft,mgt
3、跳高运动员总是跳到海绵垫上,这样做是为了(
) A 减小运动员的动量变化
B 减小运动员所受的冲量
C 延长着地过程的作用时间
D 减小着地时运动员所受的平均冲力
4、把质量为10 kg的物体放在光滑的水平面上,如图所示,在与水平方向成53°的10 N的力F作用下从静止开始运动,在2 s内力F对物体的冲量为多少?合外力的冲量是多少?(cos53°=0.6)
5、
一质量m= 100 g 的小球从 h=0.8 m 高处自由下落到一个软垫上,若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了Δt= 0.2 s,不计空气阻力。求这段时间内软垫对小球的作用力大小。(取 g =10 m/s2)