高二物理人教版选修35动量和动量定理
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动量和动量定理重/难点重点:动量、冲量的概念,动量定理的应用。
难点:动量、冲量的矢量性。
重/难点分析重点分析:物体的质量和速度的乘积叫做动量。
力和力的作用时间的乘积叫做冲量。
动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度。
这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量(或者说是物体所受各外力冲量的矢量和)。
难点分析:动量是矢量,它的方向和速度的方向相同。
冲量是矢量,它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向相同)。
如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方向就和力的方向相同。
如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动,则绳的拉力在时间t内的冲量,就不能说是力的方向就是冲量的方向。
对于方向不断变化的力的冲量,其方向可以通过动量变化的方向间接得出。
突破策略一、动量概念及其理解(1)定义:物体的质量及其运动速度的乘积称为该物体的动量p=mv(2)特征:①动量是状态量,它与某一时刻相关;②动量是矢量,其方向与物体运动速度的方向相同。
(3)意义:速度从运动学角度量化了机械运动的状态,动量则从动力学角度量化了机械运动的状态。
二、冲量概念及其理解(1)定义:某个力与其作用时间的乘积称为该力的冲量I=F△t(2)特征:①冲量是过程量,它与某一段时间相关;②冲量是矢量,对于恒力的冲量来说,其方向就是该力的方向。
(3)意义:冲量是力对时间的累积效应。
对于质量确定的物体来说,合外力决定着其速度将变多快;合外力的冲量将决定着其速度将变多少。
对于质量不确定的物体来说,合外力决定着其动量将变多快;合外力的冲量将决定着其动量将变多少。
三、关于冲量的计算(1)恒力的冲量计算恒力的冲量可直接根据定义式来计算,即用恒力F乘以其作用时间△t而得。
(2)方向恒定的变力的冲量计算。
如力F的方向恒定,而大小随时间变化的情况1中阴(4)合力的冲量计算几个力的合力的冲量计算,既可以先算出各个分力的冲量后再求矢量和,又可以先算各个分力的合力再算合力的冲量。
动量和动量定理
重/难点
重点:动量、冲量的概念,动量定理的应用。
难点:动量、冲量的矢量性。
重/难点分析
重点分析:物体的质量和速度的乘积叫做动量。
力和力的作用时间的乘积叫做冲量。
动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度。
这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量(或者说是物体所受各外力冲量的矢量和)。
难点分析:动量是矢量,它的方向和速度的方向相同。
冲量是矢量,它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向相同)。
如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方向就和力的方向相同。
如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动,则绳的拉力在时间t内的冲量,就不能说是力的方向就是冲量的方向。
对于方向不断变化的力的冲量,其方向可以通过动量变化的方向间接得出。
突破策略
一、动量概念及其理解
(1)定义:物体的质量及其运动速度的乘积称为该物体的动量p=mv
(2)特征:①动量是状态量,它与某一时刻相关;
②动量是矢量,其方向与物体运动速度的方向相同。
(3)意义:速度从运动学角度量化了机械运动的状态,动量则从动力学角度量化了机械运动的状态。
二、冲量概念及其理解
(1)定义:某个力与其作用时间的乘积称为该力的冲量I=F△t
(2)特征:①冲量是过程量,它与某一段时间相关;
②冲量是矢量,对于恒力的冲量来说,其方向就是该力的方向。
(3)意义:冲量是力对时间的累积效应。
对于质量确定的物体来说,合外力决定着其速度将变多快;合外力的冲量将决定着其速度将变多少。
对于质量不确定的物体来说,合外力决定着其动量将变多快;合外力的冲量将决定着其动量将变多少。
三、关于冲量的计算
(1)恒力的冲量计算
恒力的冲量可直接根据定义式来计算,即用恒力F乘以其作用时间△t而得。
(2)方向恒定的变力的冲量计算。
如力F的方向恒定,而大小随时间变化的情况
1中阴
几个力的合力的冲量计算,既可以先算出各个分力的冲量后再求矢量和,又可以先算各个分力的合力再算合力的冲量。
四、动量定理
(1)表述:物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化
(2)导出:动量定理实际上是在牛顿第二定律的基础上导出的,由牛顿第二定律
F=ma
两端同乘合外力F的作用时间△t,即可得
(3)动量定理的意义:
①动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度。
这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量。
②动量定理给出了冲量(过程量)和动量变化(状态量)间的互求关系。
③实际上现代物理学把力定义为物体动量的变化率:
/(这也是牛顿第二定律的动量形式)
F p t
∑=∆∆
④动量定理的表达式是矢量式。
在一维的情况下,各个矢量必须以同一个规定的方向决定其正负。
(4)动量定理的特点:
①矢量性:合外力的冲量·
F t
∑∆与动量的变化量Δp均为矢量,规定正方向后,在一条直线上矢量运算变为代数运算;
②相等性:物体在时间Δt内物体所受合外力的冲量等于物体在这段时间Δt 内动量的变化量;因而可以互求。
③独立性:某方向的冲量只改变该方向上物体的动量;
④广泛性:动量定理不仅适用于恒力,而且也适用于随时间而变化的力。
对于变力,动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值;不仅适用于单个物体,而且也适用于物体系统。
(5)利用动量定理解题的步骤:
Q
O P
S ①明确研究对象和研究过程。
研究对象可以是一个物体,也可以是质点组。
如果研究过程中的各个阶段物体的受力情况不同,要分别计算它们的冲量,并求它们的矢量和。
②进行受力分析。
研究对象以外的物体施给研究对象的力为外力。
所有外力之和为合外力。
研究对象内部的相互作用力不影响系统的总动量,不包括在内。
③规定正方向。
由于力、冲量、速度、动量都是矢量,所以列式前要先规定一个正方向,和这个方向一致的矢量为正,反之为负。
④写出确定研究对象的初、末动量和合外力的冲量(或各个外力的冲量的矢量和)。
注意要把12v v 和换成相对于同一惯性参照系的速度);
⑤根据动量定理列式求解21–Ft mv mv ∑=
例1. 如图所示,PQS 是固定于竖直平面内的光滑的14
圆周轨道,圆心O 在S 的正上方。
在O 、P 两点各有一质量为m 的小物块a 和b ,从同时刻开始,a 自由下落,b 沿圆弧下滑。
以下说法正确的是( ) A. a 比b 先到达S ,它们在S 点的动量不相等
B. a 与b 先到达S ,它们在S 点的动量不相等
C. a 比b 先到达S ,它们在S 点的动量相等
D. b 比a 先到达S ,它们在S 点的动量相等
解析:a 做自由落体运动, a t =, b 做变速圆周运动,当摆角很小时可视为振动处理,
当摆角不是很小时,可以推知,时间b t 不会比c t 小,所以a b t t <;
根据机械能守恒得知,a 、b 到达S 的速度大小相等,但方向不同,动量mv 大小相等,但方向不同,故A 选项正确。
例2.一质量为m 的小球,以初速度0v 沿水平方向射出,恰好垂直地射到一
倾角为30°的固定斜面上,并立即反方向弹回。
已知反弹速度的大小是入射速度大小的3
4
,求在碰撞中斜面对小球的冲量大小。
解析:小球在碰撞斜面前做平抛运动。
设刚要碰撞斜面时小球速度为v ,由题意,v 的方向与竖直线的夹角为30°,且水平分量仍为0v ,如图。
由此得
v =20v ①
碰撞过程中,小球速度由v 变为反向的3
4v 。
碰撞时间极短,
可不计重力的冲量,由动量定理,斜面对小球的冲量为
由①、②得 07
2I mv = ③
突破反思
将一些重要的结论、公式写在黑板上。
这样不仅能突出重点,而且方便学生最后做课堂总结。
科学从生活中来,又到生活中去,只有将理论和实践联系起来,科学才是有血有肉、有生命的,否则科学知识就是枯燥无味的东西,学生怎会感兴趣呢?。