大学物理 冲量 动量 动量定理

冲量定理和动量定理1. 引言物理学是研究物质和能量之间相互作用的科学，其中力和运动是重要的概念。

在力学中，冲量定理和动量定理是描述物体运动的基本原理。

2. 冲量定理冲量定理是描述物体受到外力作用后产生的运动变化的原理。

它表明，当一个物体受到一个外力作用时，它的运动状态将发生变化，并且与外力大小、作用时间以及物体质量有关。

冲量可以用下式表示：I=∫Fdt其中，I表示冲量，F表示外力，dt表示作用时间。

根据牛顿第二定律F=ma，我们可以将冲量表达式改写为：I=∫madt，我们可以进一步改写为：由于加速度a=ΔvΔtI=∫mdv这个积分可以看作是速度变化dv对时间的累加。

根据积分定义，我们可以将其改写为：I=mΔv这个式子表示冲量等于物体速度的变化量乘以物体质量。

根据力学基本定理，冲量等于动量的变化，即：Δp=I3. 动量定理动量定理是描述物体受到外力作用后动量变化的原理。

它表明，当一个物体受到一个外力作用时，它的动量将发生变化，并且与外力大小、作用时间以及物体质量有关。

动量可以用下式表示：p=mv其中，p表示动量，m表示物体质量，v表示物体速度。

根据牛顿第二定律F=ma，我们可以将动量表达式改写为：F=Δp Δt这个式子表示力等于单位时间内动量的变化率。

根据冲量定理Δp=I，我们可以进一步改写为：F=I Δt由于冲量I等于速度变化Δv乘以质量m，我们可以将其改写为：F=m Δv Δt根据加速度定义a=ΔvΔt，我们可以进一步改写为：F=ma这个式子即为牛顿第二定律，它表明物体受到的力等于物体质量乘以加速度。

4. 应用和例子冲量定理和动量定理在物理学中有广泛的应用。

下面是一些例子：4.1 球类运动在篮球、足球等球类运动中，运动员通过给球一个冲量来改变球的动量，使其发生位移或改变运动方向。

冲量定理和动量定理可以帮助我们分析球与运动员之间的相互作用，并预测球的轨迹和速度变化。

4.2 汽车碰撞在汽车碰撞事故中，两辆车之间会产生冲击力，导致车辆发生形变或位移。

动量和力动量定理和冲量的计算动量和力、动量定理以及冲量的计算动量是描述物体运动状态的物理量，它是物体质量与速度的乘积。

根据牛顿第二定律，力的大小和方向与物体的加速度成正比。

而动量定理则进一步指出，当外力对物体施加冲量时，物体动量的变化量等于所受冲量的大小。

一、动量（momentum）的概念动量是衡量物体运动状态的物理量，用p表示。

动量的定义公式为：p = mv其中，p代表动量，m代表物体的质量，v代表物体的速度。

二、力（force）对动量的改变根据牛顿第二定律F=ma，力的大小和方向与物体的加速度成正比。

同样地，力的大小和方向也与物体的动量变化成正比。

根据力对物体动量的改变关系，可以得出力的动量定理：FΔt = Δp其中，Δt代表力作用时间的变化量，Δp代表物体动量的变化量。

三、冲量（impulse）的计算冲量是指力作用时间的积分，表示单位时间内力对物体的作用总量。

冲量的计算公式为：J = ∫Fdt其中，J代表冲量，F代表力，dt代表时间变化量。

根据冲量的定义，可以将冲量表示为力对时间的乘积：J = FΔt其中，F代表力，Δt代表力作用时间的变化量。

四、示例计算以一个质量为2kg的物体为例，其初始速度为5m/s，受到一个持续时间为2秒的恒力作用，求冲量和动量的变化量。

首先，我们需要求出物体的初始动量和最终动量：初始动量：p1 = m * v = 2kg * 5m/s = 10kg·m/s最终动量：p2 = ?根据力的动量定理：FΔt = Δp，我们可以计算出动量的变化量：Δp = FΔt = maΔt由于所受力是恒力，物体的质量没有改变，所以可以简化为：Δp = FΔt = mΔv根据力的动量定理，力对物体动量的改变等于冲量：J = FΔt = Δp = mΔv由于题目给出的物体质量、力作用时间和初始速度，我们可以代入计算：J = 2kg * (5m/s - 0m/s) = 10kg·m/s因此，该物体受到的冲量为10kg·m/s，动量的变化量也为10kg·m/s。

动量和冲量的关系动量和冲量是力学中重要的概念，它们之间存在着密切的关系。

本文将从理论角度解释动量和冲量的定义，并探讨它们之间的关系。

1. 动量的定义动量是物体运动的属性，它与物体的质量和速度有关。

根据牛顿第二定律，物体的动量等于物体质量乘以物体的速度。

即动量 = 质量 ×速度2. 冲量的定义冲量是力在时间上的积累，是力对物体运动状态的改变。

冲量等于力在时间上的乘积。

即冲量 = 力 ×时间3. 动量定理动量定理描述了力对物体运动状态的影响。

根据动量定理，物体所受的总冲量等于物体动量的变化量。

即总冲量 = 动量的变化量4. 动量和冲量的关系通过分析动量定理，我们可以得出动量和冲量之间的关系。

根据牛顿第二定律和冲量的定义可得：总冲量 = 力 ×时间 = 动量的变化量 = 质量 ×速度的变化量上述公式可以进一步化简为：冲量 = 质量 ×速度的变化量由此可见，冲量是动量变化的量度，它与质量乘以速度的变化量有直接关系。

5. 动量和冲量的应用动量和冲量在实际生活和工程中具有广泛的应用。

以下是一些例子：5.1 球击中墙壁当一个运动中的球击中墙壁时，球会产生冲量作用于墙壁，同时球的速度也会发生变化。

根据动量和冲量的关系，我们可以计算出球对墙壁施加的力和变化的速度。

5.2 车辆碰撞在道路上，汽车碰撞是一种常见的事故。

碰撞中的冲量会导致车辆速度的改变，根据动量和冲量的关系，我们可以分析碰撞过程中车辆所受的力和速度变化。

5.3 运动员的起跳和落地在田径比赛中，运动员的起跳和落地过程中会产生冲量，并改变运动员的速度。

通过分析动量和冲量的关系，我们可以研究运动员起跳和落地的力学特性。

总结：动量和冲量是力学中重要的概念，它们描述了力对物体运动状态的影响。

动量是物体运动的属性，冲量是力在时间上的积累。

动量和冲量之间存在着紧密的关系，冲量可以看作是动量的变化量。

在实际应用中，动量和冲量是研究物体运动和碰撞的重要工具。

冲量、动量定理冲量动量定理冲量：1，概念：⼒F 和时间t 的乘积叫做⼒F 在这⼀段时间内的冲量。

2，定义式：I=Ft3，单位：⽜秒，符号是NS4，对冲量的理解：（1）⽮量性：运算遵循平⾏四边形定则。

（2）过程性：是过程量。

（3）绝对性：⼒的冲量与参照物的选择⽆关。

动量定理1，内容：物体所受合⼒的冲量等于物体动量的变化2，表达式：0mv mv Ft t -=3，量定理适⽤于恒⼒，也适⽤于变⼒；对于变⼒，式中的F 应理解为变⼒在作⽤时间⾥的平均值。

如铁锤钉钉⼦。

例1如图所⽰，两个质量相等的物体从同⼀⾼度沿倾⾓不同的两个光滑固定斜⾯由静⽌⾃由滑下（α＞θ），到达斜⾯底端的过程中（）A ．两物体所受重⼒冲量相同B ．两物体所受合外⼒冲量不同C ．两物体到达斜⾯底端时动量相同D ．两物体到达斜⾯底端时动量不同例2恒⼒F 作⽤在质量为m 的物体上，如图所⽰，由于地⾯对物体的摩擦⼒较⼤，没有被拉动，则经时间t ，下列说法正确的是（）A ．拉⼒F 对物体的冲量⼤⼩为零B ．拉⼒F 对物体的冲量⼤⼩为FtC ．拉⼒F 对物体的冲量⼤⼩是Ft cosθD ．合⼒对物体的冲量⼤⼩为零例3⽔平⾯上有质量相等的a 、b 两个物体，⽔平推⼒F 1、F 2分别作⽤在a 、b 上.⼀段时间后撤去推⼒，物体继续运动⼀段距离后停下. 两物体的v ―t 图线如图所⽰，图中AB ∥CD . 则整个过程中A ．F 1的冲量等于F 2的冲量B ．F 1的冲量⼤于F 2的冲量C ．摩擦⼒对a 物体的冲量等于摩擦⼒对b 物体的冲量D ．合外⼒对a 物体的冲量等于合外⼒对b 物体的冲量例4篮球运动员接传来的篮球时，通常要先伸出两臂迎接，⼿接触到球后，两臂随球迅速引⾄胸前.这样做可以A ．减⼩篮球的动量变化率B ．减⼩篮球对⼿的冲量C ．减⼩篮球的动量变化量D ．减⼩篮球的动能变化量（2）⼈从⾼处跳到低处，为了安全，⼀般都是脚尖先着地，这样做的⽬的是为了A ．减⼩着地时所受冲量B ．使动量增量变的更⼩C ．增⼤⼈对地⾯的压强，起到安全作⽤D ．延长对地⾯的作⽤时间，从⽽减⼩地⾯对⼈的作⽤⼒例5质量为m的⼩球在竖直光滑圆形内轨道中做圆周运动，周期为T，则以下说法正确的是（）A．每运转⼀周，⼩球所受重⼒的冲量的⼤⼩为0 B．每运转⼀周，⼩球所受重⼒的冲量的⼤⼩为mgTC．每运转⼀周，⼩球所受合⼒的冲量的⼤⼩为0 D．每运转半周，⼩球所受重⼒的冲量的⼤⼩⼀定为mgT/2（2）下列运动过程中，在任意相等时间内，物体的动量变化量相等的是：A、匀速圆周运动B、竖直上抛运动C、平抛运动D、变加速直线运动例6⼀个质量为0.5kg的弹性⼩球，在光滑⽔平⾯上以l0m／s的速度垂直撞到墙上，碰撞后⼩球沿⼊射⽅向的相反⽅向运动，反弹后的速度⼤⼩与碰撞前相同。

第一讲、动量和冲量动量定理【基础再现】一、动量和冲量1、动量（1）定义：运动物体的叫动量，p= ，动量的单位：。

（2）物体的动量表征物体的运动状态，所以它是量，其中的速度为速度，通常以地面为参考面。

（3）动量是量，其方向与的方向相同，两物体的动量相同是必须大小相等，方向相同。

（4）动量和动能的区别动量动能相同点和速度一样都是描述物体运动状态的物理量，都是状态量。

不同点V的大小或方向改变都可以让P变。

是矢量动量p的改变是力在时间上的积累V的大小变，动能变。

是标量动能Ek是力在空间（位移）上的积累联系P2=2mEk2、动量的变化(1)△p=P t-P0=mv2-mv1（矢量式，注意方向）（2）是矢量，其方向和方向相同，与合外力方向，与动量的方向无关。

由合外力方向决定。

（3）动量变化率物体所受的合外力F等于物体动量变化率：。

3、冲量（1）定义：，叫做该力的冲量，I= ，（适用恒力，变力用平均值，图像法）单位：。

（2）冲量是量，它表示力在一段时间上的积累。

（3）冲量是量，其方向由方向决定，如果在作用时间内力的方向不变，冲量的方向就与力的方向相同。

求冲量时，一定要注意明确是哪个力在哪段时间内对哪个物体的冲量。

（4）冲量和功的区别冲量是矢量，功是矢量。

冲量是力在时间上的积累，功是力在空间上的积累。

二、动量定理（1）物体所受的，等于这个物体运动的，这就是动量定理。

表达式：F合= 。

（2）动量定理的研究对象是物体，或是单个物体的系统，但是高中只要求用来研究单个物体的冲量或动量变化。

（3）动量定理中F是物体所受的合外力。

可以是恒力，也可以是变力。

当合外力是变力时，可以先求出合外力的平均值再求冲量。

（4）运用A、定性分析有关现象B、定量计算有关物理量①两种类型已知动量或是动量变化，求合外力的冲量。

已知合外力的冲量求动量或是动量的变化量。

②运用动量定理的计算步骤 选定研究对象，明确运动过程进行受力分析和运动的初、末状态分析 选定正方向，根据动量定理列方程【典型例题】 一、动量 例1：质量为m=1kg 的小球，从高H=5cm 处，自由下落，小球落到泥沙并下陷h=1cm 静止，求（1）小球从开始下落到与泥沙接触的前这段时间内动量变化； （2）小球与泥沙作用的这段时间内动量变化；（3）小球从静止开始下落到静止在泥沙中的这段时间内动量变化。

一、动量和冲量·动量定理 一、动量、冲量1.动量：运动物体的质量和速度的乘积叫做动量.即p ＝mv .是矢量，方向与v 的方向相同.两个动量相同必须是大小相等，方向相同。

注意：动量、动能和速度都是描述物体运动的状态量.动量和动能的关系是：p 2＝2mE k .2.冲量：力和力的作用时间的乘积Ft ，叫做该力的冲量.即I ＝Ft .冲量也是矢量，它的方向由力的方向决定.如果在作用时间内力的方向不变，冲量的方向就是力的方向。

二、动量定理物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化.Ft ＝p ′－p 或Ft ＝mv ′－mv【说明】 (1)上述公式是一矢量式，运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向.譬如，一质量为m 的乒乓球以速度v 水平地飞向墙后原速弹回，其动能的变化量为零，但其动量的变化量却是2mv 。

(2)动量定理的研究对象可以是单个物体，也可以是物体系统.对物体系统，只需分析系统受的外力，不必考虑系统内力.系统内力的作用不改变整个系统的总动量.(3)动量定理是根据牛顿第二定律F ＝ma 和运动学公式v t ＝v 0＋at ，在设力是恒定的情况下推导出来的。

因此，用牛顿第二定律和运动学公式能解的恒力作用下的匀变速直线运动的问题，凡不涉及加速度和位移的，用动量定理也能求解，且较为简便。

但是，动量定理不仅适用于恒力作用的过程，也适用于随时间变化的力作用的过程.对于变力，动量定理中的力F 应当理解为变力在作用时间内的平均值.(4)根据F ＝ma 得：F ＝ma ＝m tp p t v v ∆-'=∆-' 即：F ＝tp ∆∆ 这是牛顿第二定律的另一种表达形式：合外力F 等于物体动量的变化率t p ∆∆ 三、用动量定理解释现象 用动量定理解释的现象一般可分为两类：一类是物体的动量变化一定，此时力的作用时间越短，力就越大；时间越长，力就越小。

一类是作用力一定，此时力的作用时间越长，动量变化越大；力的作用时间越短，动量变化越小.分析问题时，要把哪个量变化搞清楚.●疑难辨析1、Δp ＝p ′－p 指的是动量的变化量，不要理解为是动量，它的方向可以跟初动量的方向相同(同一直线，动量增大)；可以跟初动量的方向相反(同一直线，动量减小)；也可以跟初动量的方向成某一角度，但动量变化量(p ′－p ）的方向一定跟合外力的冲量的方向相同.2、（1）应用动量定理I =Δp 求变力的冲量：如果物体受到大小或方向改变的力的作用，则不能直接用Ft 求变力的冲量，而应求出该力作用下物体动量的变化Δp ，等效代换变力的冲量I .例如质量为m 的小球用长为r 的细绳的一端系住，在水平光滑的平面内绕细绳的另一端做匀速圆周运动，速率为v ，周期为T .向心力F ＝Rv m 2在半个周期的冲量不等于22T R v m ，因为向心力是个变力(方向时刻在变).因为半个周期的始、末线速度方向相反，动量的变化量是2mv ，根据动量定理可知，向心力在半个周期的冲量大小也是2mv ，方向与半个周期的开始时刻线速度的方向相反.（2）应用Δp =F ·Δt 求恒力作用下的曲线运动中物体动量的变化：在曲线运动中，速度方向时刻在变化，求动量的变化（Δp =p 2-p 1）需要应用矢量运算方法，比较麻烦，如果作用力是恒力，可以求出恒力的冲量等效代换动量的变化.如平抛运动中动量的变化问题.3、用动量定理解题的基本思路(1)确定研究对象.在中学阶段用动量定理讨论的问题，其研究对象仅限于单个物体.(2)对物体进行受力分析.可以先求每个力的冲量，再求各力冲量的矢量和——合力的冲量；或先求合力，再求其冲量.(3)抓住过程的初末状态，选好正方向，确定各动量和冲量的正负号.(4)根据动量定理列方程.如有必要，还需要其他补充方程式.最后代入数据求解。