第十六章 动量总结(完美版)
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第十六章 动量守恒定律知识点总结一、动量和动量定理1、动量P(1)动量定义式:P=mv(2)单位:kg ·m/s(3)动量是矢量,方向与速度方向相同2、动量的变化量ΔP12P -P P =∆ (动量变化量=末动量-初动量)注意:在求动量变化量时,应先规定正方向,涉及到的矢量的正负根据规定的正方向确定。
3/冲量(1)定义式:I=Ft物体所受到的力F 在t 时间内对物体产生的冲量为F 与t 的乘积(2)单位:N ·s(2)冲量I 是矢量,方向跟力F 的方向相同4、动量定理(1)表达式:12P -P I =(合外力对物体的冲量=物体动量的变化量)注意:应用动量定理时,应先规定正方向,涉及到的矢量的正负根据规定的正方向确定。
二、动量守恒定律1、系统内力和外力相互作用的两个(或多个)物体,组成一个系统,系统内物体之间的相互作用力,称为内力;系统外其他物体对系统内物体的作用力,称为外力。
2、动量守恒定律:(1)内容:如果一个系统不受外力,或者受外力的矢量和为零,这个系统的总动量保持不变。
(2)表达式:22112211v m v m v m v m '+'=+(两物体相互作用前的总动量=相互作用后的总动量)(3)对条件的理解:①系统不受外力或者受外力合力为零②系统所受外力远小于系统内力,外力可以忽略不计③系统合外力不为零,但是某个方向上合外力为零,则系统在该方向上总动量守恒三、碰撞1、碰撞三原则:(1)碰前后面的物体速度大,碰后前面的物体速度大,即:碰前21v v 〉,碰后21v v '〈'; (2)碰撞前后系统总动量守恒(3)碰撞前后动能不增加,即222211222211v m 21v m 21v m 21v m 21'+'≥+ 2、碰撞的分类Ⅰ(1)对心碰撞:两物体碰前碰后的速度都沿同一条直线。
(2)非对心碰撞:两物体碰前碰后的速度不沿同一条直线。
高中物理:选修3-5知识点总结+精讲大全!高中物理选修3—5是必考内容,今天带来了它的知识点总结和精讲精华第十六章:动量守恒定律▐一、动量;动量守恒定律1、动量可以从两个侧面对动量进行定义或解释①物体的质量跟其速度的乘积,叫做物体的动量。
②动量是物体机械运动的一种量度。
动量的表达式P=mv。
单位是。
动量是矢量,其方向就是瞬时速度的方向。
因为速度是相对的,所以动量也是相对的。
2、动量守恒定律当系统不受外力作用或所受合外力为零,则系统的总动量守恒。
动量守恒定律根据实际情况有多种表达式,一般常用等号左右分别表示系统作用前后的总动量。
运用动量守恒定律要注意以下几个问题:①动量守恒定律一般是针对物体系的,对单个物体谈动量守恒没有意义。
②对于某些特定的问题, 例如碰撞、爆炸等,系统在一个非常短的时间内,系统内部各物体相互作用力,远比它们所受到外界作用力大,就可以把这些物体看作一个所受合外力为零的系统处理, 在这一短暂时间内遵循动量守恒定律。
③计算动量时要涉及速度,这时一个物体系内各物体的速度必须是相对于同一惯性参照系的,一般取地面为参照物。
④动量是矢量,因此“系统总动量”是指系统中所有物体动量的矢量和,而不是代数和。
⑤动量守恒定律也可以应用于分动量守恒的情况。
有时虽然系统所受合外力不等于零,但只要在某一方面上的合外力分量为零,那么在这个方向上系统总动量的分量是守恒的。
⑥动量守恒定律有广泛的应用范围。
只要系统不受外力或所受的合外力为零,那么系统内部各物体的相互作用,不论是万有引力、弹力、摩擦力,还是电力、磁力,动量守恒定律都适用。
系统内部各物体相互作用时,不论具有相同或相反的运动方向;在相互作用时不论是否直接接触;在相互作用后不论是粘在一起,还是分裂成碎块,动量守恒定律也都适用。
3、动量与动能、动量守恒定律与机械能守恒定律的比较。
动量与动能的比较:①动量是矢量, 动能是标量。
②动量是用来描述机械运动互相转移的物理量,而动能往往用来描述机械运动与其他运动(比如热、光、电等)相互转化的物理量。
嗦夺市安培阳光实验学校高二物理第十六章 动量守恒定律 知识复习归纳人教实验版【本讲教育信息】 一. 教学内容:选修3—5第十六章 动量守恒定律 本章知识复习归纳 二. 知识网络三. 重点、难点解析 (一)动量和动能动量和动能都是描述物体运动状态的物理量,但它们存在明显的不同:动量是矢量,动能是标量。
物体动量变化时,动能不一定变化;但动能一旦发生变化,动量必发生变化。
如做匀速圆周运动的物体,动量不断变化而动能保持不变。
动量是力对时间的积累效应,动量的大小反映物体可以克服一定阻力运动多久,其变化量用所受冲量来量度;动能是力对空间的积累效应,动能的大小反映物体可以克服一定阻力运动多么远,其变化量用外力对物体做的功来量度。
动量的大小与速度成正比,动能大小与速率的平方成正比。
不同物体动能相同时动量可以不同,反之亦然,p =物体的动量大小;22k p E m=常用来比较动量相同而质量不同物体的动能大小。
(二)动量守恒定律与机械能守恒(包括能量守恒)定律动量守恒定律和机械能守恒定律所研究的对象都是相互作用的物体组成的系统,且研究的都是某一物理过程一但两者守恒的条件不同:系统动量是否守恒,决定于系统所受合外力是否为零;而机械能是否守恒,则决定于是否有重力以外的力(不管是内力还是外力)做功。
所以,在利用机械能守恒定律处理问题时要着重分析力的做功情况,看是否有重力以外的力做功;在利用动量守恒定律处理问题时着重分析系统的受力情况(不管是否做功),并着重分析是否满足合外力为零。
应特别注意:系统动量守恒时,机械能不一定守恒;同样机械能守恒时,动量不一定守恒,这是因为两个守恒定律的守恒条件不同必然导致的结果。
如各种爆炸、碰撞、反冲现象中,因F 内>>F 外,动量都是守恒的,但因很多情况下有内力做功使其他形式的能转化为机械能而使其机械能不守恒。
另外,动量守恒定律表示成为矢量式,应用时必须注意方向,且可在某一方向使用;机械能守恒定律表示成为标量式,对功或能量只需代数加减,不能按矢量法则进行分解或合成。
2015-2016高中物理 第十六章 动量守恒定律章末总结 新人教版选修3-5题型一 动量定理的两点应用1.用动量定理求变力的冲量和物体动量的变化.一个物体的动量变化Δp 与合外力的冲量具有等效代换关系,二者大小相等、方向相同,可以相互代换,据此有:(1)应用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,这时可以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 .(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:曲线运动的物体速度方向时刻在变化,求动量的变化Δp =p ′-p 需要运用矢量的运算方法,比较麻烦.如果作用力是恒力,可以先求恒力的冲量,等效代换动量的变化.2.用动量定理解释相关物理现象的要点.由Ft =p ′-p =Δp 可以看出,当Δp 为恒量时,作用力F 的大小与相互作用时间t 成反比.当F 为恒量时,物体动量的变化Δp 与相互作用时间t 成正比.如图所示,一质量为m 的小球,以初速度v 0沿水平方向射出,恰好垂直地落到一倾角为30°的固定斜面上,并立即沿反方向弹回.已知反弹速度的大小是入射速度大小的34.求在碰撞过程中斜面对小球的冲量的大小.【思路点拨】(1)小球在碰撞斜面前做平抛运动,平抛运动水平方向为匀速直线运动竖直方向为自由落体,末速度与斜面垂直,速度分解如图.(2)由平抛运动的规律可以求得与斜面碰撞时的速度的大小,再由动量定理可以求得斜面对小球的冲量.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 ,由题意知,v 的方向与竖直线的夹角为30°,且水平分量仍为v 0,如题图所示.由此得:v =2v 0,①碰撞过程中,小球速度由v 变为反向的34v ,碰撞时间极短,可不计重力的冲量,由动量定理,设反弹速度的方向为正方向,则斜面对小球的冲量为:I =m ⎝ ⎛⎭⎪⎫34v -m ·(-v ),② 由①②得:I =72mv 0. 答案:72mv 0 【小结】重力的冲量可以忽略不计是因为作用时间极短.重力的冲量远小于斜面对物体的冲量,这是物理学中常用的一种近似处理方法.►针对训练1.人从高处跳下,为更好地保护身体,双脚触地,膝盖弯曲让身体重心继续下降.着地过程这样做,可以减小(D )A .人动量变化的时间B .人受到的冲量C .人的动量变化量D .人的动量变化率解析:人着地的初速度一定,末速度为零,根据动量定理可知:(mg -F )t =0-mv ,即F =mg +mv t ,所以为保护好身体,就是要减少人与地面之间的作用力F ,即减少mv t,即动量的变化率,选项D 正确.题型二 动量守恒定律应用-爆炸现象解决爆炸类问题时,要抓住以下三个特征:1.动量守恒:由于爆炸是在极短的时间内完成的,爆炸物体间的相互作用力远大于受到的外力,所以在爆炸过程中,系统的动量守恒.2.动能增加:在爆炸过程中,由于有其他形式的能量(如化学能)转化为动能,因此爆炸后系统的总动能增加.3.位置不变:爆炸的时间极短,因而作用过程中,物体产生的位移很小,一般可忽略不计,可以认为爆炸后,物体仍然从爆炸的位置以新的动量开始运动.从地面竖直向上发射一炮弹,炮弹的初速度v0=100 m/s,经t=6.0 s后,此炮弹炸成质量相等的两块.从爆炸时算起,经t1=10.0 s后,第一块碎片先落到发射点,求从爆炸时起,另一碎片经多长时间也落回地面?(g=10 m/s2,空气阻力不计)(1)本题考查反冲模型的动量守恒问题,炮弹射出后根据竖直上抛规律计算出爆炸时初速度,再根据第一块碎片落到发射点时间判断爆炸后瞬间它的速度.(2)由射出过程中系统动量守恒可计算后落地的碎片的速度和时间.解析:设炮弹爆炸时的速度为v0′,离地面高度为H,则有:v0′=v0-gt,H=v0t-,代入数据解得v0′=40 m/s,H=420 m.设刚爆炸后瞬间,先落到地面上的碎片的速度为v1,因落在发射点,所以v1为竖直方向.若v1>0,表示竖直向上运动;若v1<0,表示竖直向下运动;若v1=0,则表示自由落体运动.若v1=0,则落地时间t′=2Hg=84 s<t1=10.0 s,由此可知,v1方向应是竖直向上.选炮弹爆炸时H高度为坐标原点,则:-H=v1t1-,解得:v1=8 m/s.设刚爆炸后瞬间,后落地的碎片的速度为v2,则由动量守恒定律得2mv0′=mv1+mv2.将v0′、v1代入解得:v2=72 m/s.若从爆炸时起,这块碎片经时间t2落地,则-H=v2t2-,得:5t22-72t2-420=0,则有t2≈18.9 s或t2′≈-4.5 s(舍去).答案:18.9 s【小结】(1)炮弹在空中爆炸时,所受合外力(重力)虽不为零,但重力比起炮弹碎块间相互作用的内力小得多,故可认为爆炸过程炮弹系统(各碎块)的动量守恒.(2)爆炸时位置不变,各碎块自爆炸位置以炸裂后的速度开始运动.►针对训练2.有一大炮竖直向上发射炮弹,炮弹的质量为M=6.0 kg(内含炸药的质量可以忽略不计),射出时的速度v0=60 m/s.当炮弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两片,其中一片质量为4.0 kg.现要求这一片不能落到以发射点为圆心、R=600 m为半径的圆周范围内,则刚爆炸完时两弹片的总动能至少多大?(忽略空气阻力)解析:炮弹炸裂时的高度h =v 202g =6022×10 m =180 m , 弹片落地的时间t =2h g =2×18010s =6 s , 两弹片的质量m 1=4.0 kg ,m 2=2.0 kg ,设它们的速度分别为v 1、v 2,由动量守恒定律知m 1v 1=m 2v 2,所以v 2=2v 1.设m 1刚好落在R =600 m 的圆周上,则v 1=R t =600 m 6 s=100 m/s , 此时v 2=200 m/s ,所以总动能至少为:E =12m 1v 21+12m 2v 22=6×104 J. 答案:6×104 J 题型三 动量和能量观点的综合应用-碰撞某兴趣小组设计了一种实验装置,用来研究碰撞问题,其模型如图所示不用完全相同的轻绳将N 个大小相同、质量不等的小球并列悬挂于一水平杆、球间有微小间隔,从左到右,球的编号依次为1、2、3…N ,球的质量依次递减,每球质量与其相邻左球质量之比为k (k <1).将1号球向左拉起,然后由静止释放,使其与2号球碰撞,2号球再与3号球碰撞…所有碰撞皆为无机械能损失的正碰.(不计空气阻力,忽略绳的伸长,g 取10 m/s2)(1)设与n +1号球碰撞前,n 号球的速度为vn ,求n +1号球碰撞后的速度.(2)若N =5,在1号球向左拉高h 的情况下,要使5号球碰撞后升高16k (16h 小于绳长)问k 值为多少?【思路点拨】(1)用动量守恒和机械能守恒分析该碰撞过程,解方程组即可.(2)根据题意前后两个小球碰撞后后一个小球的速度与两球的质量有关系,即vn +1′=2vn k +1,我们利用不完全归纳法得到:如果知道v 1,那么,vn +1=⎝ ⎛⎭⎪⎫21+k n v 1,于是第5号球的速度可求,那么,5号球上升的高度用机械能守恒可以解决.解析:(1)本题中的两球相碰,均可看成是“一静一动弹性碰撞模型”.因为每个球的质量依次递减,碰后不会出现入射球反弹的情况.如果入射球质量为m 1,被碰球质量为m 2,碰前m 1的速度为v 1,碰后两球的速度分别为v 1′、v 2′.由动量守恒定律和机械能守恒定律得:mv 1=m 1v 1′+m 2v 2′,得:v 1′=m 1-m 2m 1+m 2v 1 v 2′=2m 1m 1+m 2v 1 本题主要应用v 2′当n 取代1时,n +1就取代2.设n 号球质量为m ,与n +1号球碰撞后的速度分别为vn ′、vn +1′取水平向右为正方向,据题意有n 号球与n +1号球碰撞前的速度分别为vn 、0、mn +1=kmn .根据动量守恒,有mnvn =mnvn ′+kmnvn +1′,①根据机械能守恒,有,②由①②得:vn +1′=2vn k +1(vn +1′ =0舍去).③ (2)设1号球摆至最低点时的速度为v 1,由机械能守恒定律有:m 1gh =,④v 1=2gh ,⑤ 同理可求,5号球碰后瞬间的速度:v 5=2g ×16k ,⑥由③式可得vn +1=⎝ ⎛⎭⎪⎫21+k nv 1,⑦ N =n =5时,v 5=⎝ ⎛⎭⎪⎫21+k 5v 1,⑧ 由⑤⑥⑧三式得:k =2-1=0.414.⑨答案:(1)n +1号球碰撞后的速度vn +1′=2vn k +1 (2)k 值为0.414【小结】本题考查碰撞中的动量和能量问题,要注意动量守恒定律的研究对象选择、条件的判断、过程的确定.►针对训练3.如图所示,一个半径为R =1.00 m 粗糙的14圆弧轨道,固定在竖直平面内,其下端切线是水平的,轨道下端距地面高度h =1.25 m .在轨道末端放有质量为mB =0.30 kg 的小球B (视为质点),B 左侧装有微型传感器,另一质量为mA =0.10 kg 的小球A (也视为质点)由轨道上端点从静止开始释放,运动到轨道最低处时,传感器显示读数为2.6 N ,A 与B 发生正碰,碰后B 小球水平飞出,落到地面时的水平位移为s =0.80 m ,不计空气阻力,重力加速度取g =10 m/s2.求:(1)小球A 在碰前克服摩擦力所做的功;(2)A 与B 碰撞过程中,系统损失的机械能.解析:(1)在最低点对A 球由牛顿第二定律有:FA -mAg =, ∴vA =4.00 m/s.在A 下落过程中由动能定理有:mAgR -Wf =12,∴A 球下落的过程中克服摩擦力所做的功为Wf =0.20 J.(2)碰后B 球做平抛运动,在水平方向有:s =vB ′t在竖直方向有:,联立以上两式可得碰后B 的速度为vB ′=1.6 m/s.在A 、B 碰撞由动量守恒定律有:mAvA =mAvA ′+mBvB ′,∴碰后A 球的速度为vA ′=-0.80 m/s ,负号表示碰后A 球运动方向向左.由能量守恒得碰撞过程中系统损失的机械能为:,故ΔE 损=0.384 J.∴在A 与B 碰撞的过程当中,系统损失的机械能为0.384 J.答案:(1)0.20 J (2)0.384 J 题型四 电磁场中的动量和能量如图所示,在空间存在这样一个磁场区域,以MN 为界,上部分的均强磁场的磁感应强度为B 1,下部分的匀强磁场的磁感应强度为B 2,B 1=2B 2=2B ,方向均垂直纸面向内,且磁场区域足够大.在距离界线为h 的P 点有一带负电荷的离子处于静止状态,某时刻该离子分解成为带电荷的粒子A 和不带电的粒子B ,粒子A 质量为m 、带电荷q ,以平行于界线MN 的速度向右运动,经过界线MN 时的速度方向与界线成60°角,进入下部分磁场.当粒子B 沿与界线平行的直线到达位置Q 点时,恰好又与粒子A 相遇.不计粒子的重力.(1)P 、Q 两点间距离.(2)粒子B 的质量.【思路点拨】(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律及向心力公式可求得半径及周期,再由几何关系即可解得P 、Q 间的距离;(2)由A 的运动过程可求得A 从P 到Q 所经历的时间,再由运动学公式可求得B 的运动速度;由半径公式可求得A 的速度;由动量守恒即可求得粒子B 的质量.解析:(1)粒子A 在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,设粒子A 的速度为v 1,在MN 上方运动半径为R 1,运动周期为T 1,根据牛顿第二定律和圆周运动公式,qv 1B 1=m,①解得:R 1=mv 1qB 1=mv 12qB ,② T 1=2πR 1v 1=πm qB.③ 同理,粒子A 在MN 下方运动半径R 2和周期T 2分别为:R 2=mv 1qB=2R 1,④ T 2=2πm qB=2T 1.⑤ 粒子A 由P 点运动到MN 边界时速度与MN 的夹角为60°,如图所示,则有:R 1-h =R 1cos 60°,得到:R 1=2h ,R 2=4h .PQ 间的距离为:PQ =2R 2sin 60°-2R 1sin 60°=23h .⑥(2)粒子A 从P 点到Q 点所用时间为t =26T 1+23T 2=5πm 3qB.⑦ 设粒子B 的质量为M ,从P 点到Q 点速度为v =PQ t =63hqB 5πm ,⑧ 由R 1=2h =mv2qB,⑨ 得到:mv =4qBh ,⑩根据动量守恒定律mv -Mv =0,⑪解得:M =103πm 9≈6m . 答案:(1)PQ 两点间的距离为23h (2)粒子B 的质量为6m【小结】(1)画出粒子在磁场中运动轨迹如图所示,由几何知识求出轨迹的半径,由牛顿第二定律求解粒子在磁场中的速度大小;根据动量守恒求得粒子B 的质量.(2)根据轨迹的对称性,由几何知识求出PQ 间的距离.►针对训练4.如图所示,质量为3.0 kg 的小车以1.0 m/s 的速度在光滑的水平面上向左运动,车上AD 部分是表面粗糙的水平轨道,DC 部分是14光滑圆弧,整个轨道都是由绝缘材料制成的,小车所在空间内有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,电场强度E 为40 N/C ,磁感应强度B 为2.0 T .现有一质量为1.0 kg 、带负电且电荷量为1.0×10-2C 的滑块以8 m/s 的水平速度向右冲上小车,当它通过D 点时速度为5.0 m/s(滑块可视为质点,g 取10m/s2),求:(计算结果保留两位有效数字)(1)滑块从A 到D 的过程中,小车、滑块组成的系统损失的机械能;(2)如果圆弧轨道半径为1.0 m ,求滑块刚过D 点时对轨道的压力;(3)若滑块通过D 点时,立即撤去磁场,要使滑块不冲出圆弧轨道,求此圆弧的最小半径.解析:(1)设滑块运动到D 点时的速度为v 1,小车在此时的速度为v 2′.滑块从A 运动到D 的过程中系统动量守恒:mv +Mv 2=mv 1+Mv 2′,小车的速度为v 2′=0,小车与滑块组成的系统损失的机械能为ΔE ,,ΔE =21 J.(2)设滑块刚过D 点时,受到轨道的支持力为N ,N -(mg +qE +qv 1B )=mv 21R, 得N =35.5 N ,滑块对轨道压力N ′=N =35.5 N.(3)滑块沿圆弧轨道上升到最大高度时,滑块与小车具有共同速度v ,由动量守恒定律mv 1=(m +M )v ,则有v =54m/s. 设圆弧轨道的最小半径为R min ,由能量守恒关系,代入数据解得:,代入数据解得:R min =0.90 m.答案:(1)小车、滑块组成的系统损失的机械能是21 J(2)滑块刚过D 点时对轨道的压力为35.5 N(3)若滑块通过D 点时,立即撤去磁场,要使滑块不冲出圆弧轨道,此圆弧的最小半径为0.90 m。
高中物理第十六章动量守恒定律知识要点一、冲量和动量(一)知识要点1.动量:按定义,物体的质量和速度的乘积叫做动量:p =mv⑴动量是描述物体运动状态的一个状态量,它与时刻相对应。
⑵动量是矢量,它的方向和速度的方向一样。
2.冲量:按定义,力和力的作用时间的乘积叫做冲量:I =Ft⑴冲量是描述力的时间积累效应的物理量,是过程量,它与时间相对应。
⑵冲量是矢量,它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向一样)。
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一样。
⑶高中阶段只要求会用I=Ft 计算恒力的冲量。
对于变力的冲量,高中阶段只能利用动量定理通过物体的动量变化来求。
⑷要注意的是:冲量和功不同。
恒力在一段时间内可能不作功,但一定有冲量。
(二)例题分析例1:质量为m 的小球由高为H 的光滑斜面顶端无初速滑到底端过程中,重力、弹力、合力的冲量各是多大? 解:力的作用时间都是g H g H t 2sin 1sin 22αα==,力的大小依次是mg 、mg cos α和mg sin α,所以它们的冲量依次是: gH m I gH m I gH m I N G 2,tan 2,sin 2===合αα 特别要注意,该过程中弹力虽然不做功,但对物体有冲量。
例2:一个质量是0.2kg 的钢球,以2m/s 的速度水平向右运动,碰到一块竖硬的XX 石后被弹回,沿着同一直线以2m/s 的速度水平向左运动,碰撞前后钢球的动量有没有变化?变化了多少?解:取水平向右的方向为正方向,碰撞前钢球的速度v =2m/s ,碰撞前钢球的动量为P=mv =0.2×2kg ·m/s=0.4kg·m/s。
碰撞后钢球的速度为v ′=0.2m/s ,碰撞后钢球的动量为p ′=mv ′=-0.2×2kg ·m/s=-0.4kg·m/s。
△p=p ′-P =-0.4kg·m/s -0.4kg·m/s =-0.8kg·m/s,且动量变化的方向向左。
动量概念总结
1. 动量的定义
动量是一个物体运动的属性,用来描述物体的运动状态。
它是物体质量和速度的乘积。
动量的单位是千克·米/秒。
2. 动量的公式
动量的公式可以用以下的数学表达式表示:
动量 (p) = 质量 (m) ×速度 (v)
其中,动量用大写字母 P 表示,质量用小写字母 m 表示,速度用小写字母 v 表示。
3. 动量守恒定律
动量守恒定律是指在一个闭合系统中,当没有外部力作用时,系统的总动量保持不变。
数学上可以表示为:
总动量的初值 = 总动量的末值
这个定律适用于各种物体之间的相互作用,如碰撞、爆炸等。
4. 动量定理
动量定理是描述力对物体运动产生的影响的定理。
它可以用以下公式表示:
力 (F) = 动量变化率 (dp/dt)
即力等于动量的变化率。
动量定理说明了力与物体产生的加速度之间的关系。
5. 动量的方向
动量是一个矢量量,具有方向。
动量的方向与物体的速度方向一致。
当物体的速度发生变化时,它的动量也会发生变化,包括方向上的变化。
6. 动量的重要性
动量在物理学中是一个非常重要的概念。
它可以帮助我们理解物体的运动规律以及相互作用的效果。
通过研究动量,我们可以预测和解释各种物理现象,如运动物体的撞击力、交通事故的力学原理等。
以上是对动量概念的简要总结,希望对您有所帮助。
知识网络⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧∆∆=∆=⎪⎩⎪⎨⎧=⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧∆-=∆'+'=+'+'=+⎪⎩⎪⎨⎧ ⎝⎛=∆=t p F p I I p p p p p p v m v m v m v m p p 动量变化间的互求关系动量定理给出了冲量和量变化的量度是物体动并且原因是物体发生动量变化的即于物体的动量变化物体所受合力的冲量等内容动量定理表达式的方向决定它的方向由矢量相对应它与是描述力的时间积累效应冲量表达式则这个方向上动量守恒受的合外力为零系统在某一个方向上所内力但外力系统受外力或者不受外力之和为系统不受条件守恒动量持不变这个系统的总动量保外力之和为零一个系统受外力或者受内容定律守恒动量是动量的变化表达式的方向相同与矢量相对应它与理量描述物体运动状态的物动量定律守恒动量,_______,_________,:________:_________,__________________,,,________,_____________,:________________,________:_______,________,21212122112211答案:时刻 速度 mv mv-mv 0 矢量 外力 零 远小于 过程量 时间 力 Ft 冲量 冲量重点突破一、动量守恒定律1【例1】 质量为 M 的气球上有一质量为 m 的猴子,如图16-1所示.气球和猴子静止在离地高为 h 的空中.从气球上放下一架不计质量的软梯,为使猴子沿软梯安全滑至地面,则软梯至少应为多长?解析:此题为前面习题课中出现过的人船模型,要正确分析物理情景,合理选择物理规律. 设下降过程中,气球上升高度为H ,由题意知猴子下落高度为h.取猴子和气球为系统,系统所受合外力为零,所以在竖直方向动量守恒,由动量守恒定律得:M·H=m·h ,解得H=M mh 所以软梯长度至少为L=h+H=M h m M )(+. 答案:Mh m M )(+ 【例2】 传送带以v 0=2 m/s 的水平速度,把质量为m=20 kg 的行李包送到原来静止在光滑水平轨道上的质量为M=30 kg 的长木板上.如果行李包与长木板之间的动摩擦因数为0.4,取g=10 m/s2,求:(1)行李包在长木板上滑行多长时间才能与小车保持相对静止?(2)长木板至少多长才能使行李包不致滑出车外?解析:当行李包滑上木板上之后,在摩擦力作用下,行李包做匀减速运动,木板做匀加速运动,最后达到共同速度,设其共同速度为v,运动示意图如图16-2所示.对行李包和长木板组成的系统,满足动量守恒条件,根据动量守恒定律有:图16-2mv 0=(M+m)v ,得共同速度为mM m v v +=0=0.8 m/s (1)对行李包,所受动摩擦力为F f =μmg ,其加速度大小为a=μg=4 m/s 2其速度从v 0=2 m/s 减至v=0.8 m/s ,所用时间为t=gv v μ--0=0.3 s. (2)由运动过程示意图可知,木板滑动距离s 1,行李包滑动距离s 2及木板长度L 间的几何关系为 L= s 2-s 1 ①对行李包:s 2=20v v +·t=0.42 m ② 对长木板:s 1=2v ·t=0.12 m ③ 得木板最小长度L=s 2-s 1=0.3 m.答案:(1)0.3 s (2)0.3 m二、动量定理【例3】 质量为m 的钢珠从高出沙坑表面H m 处由静止自由下落,不考虑空气阻力,掉入沙坑后停止,如图16-3所示.已知钢珠在沙坑中受到沙的平均阻力是F f ,则钢珠在沙内运动时间为多少?图16-3解析:设钢珠在空中下落时间为t 1,在沙坑中运动时间为t 2,则:在空中下落,有H=21gt 12,得gh t 21= 对全过程有:mg(t 1+t 2)-F f t 2=0-0 得:mgF gh m t f -=22. 答案:mgF gh m f -2 【例4】 如图16-4所示,一根弹簧上端固定,下端系着质量为m 的物体A ,物体A 静止时的位置为P 处,再用细绳将质量也为m 的物体B 挂在物体A 的下面,平衡后将细绳剪断.如果物体A 回到P 点处时的速率为v ,此时物体B 的下落速度大小为u ,不计弹簧的质量和空气阻力,则这段时间里弹簧的弹力对物体A 的冲量大小为多少?图16-4思路分析:绳子剪断后,B 加速下降,A 加速上升,当A 回到P 点时,A 的速度达到最大值.本题中所求的是弹簧的弹力对物体A 的冲量,所以要分析清楚A 上升过程中A 的受力情况.解析:取向上方向为正,对B :-mgt=-mu ①对A :I 弹-mgt=mv ②两式联立得I 弹=m(v +u).答案:m(v +u)【例5】 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目.一个质量为60 kg 的运动员,从离水平网面3.2 m 高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0 m 高处.已知运动员与网接触的时间为1.2 s.若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理,求此力的大小.(取g=10 m/s 2)解析:取向上为正方向,运动员下落到网时的速度为112hg v -==-8 m/s ,运动员反弹刚离开网时的速度为222gh v ==10 m/s.运动员和网接触时受重力和网的弹力两个力的作用,根据动量定理有(F-mg)t=mv 2-mv 1,所以t m v m v F 12-=+mg=900 N+600 N=1 500 N. 答案:1 500 N。
第十六章:动量守恒定律一.基础知识(一).实验:探究碰撞中的不变量实验思路:(1)建立模型:实验必须保证碰撞是一维碰撞,即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动,规定某个方向为正方向。
(2)用天平测量物体的质量(3)测量物体碰撞前后的速度方法1:光电门测速光电门测速:测出滑块经过光电门的时间t,则滑块匀速运动的速度为v=L/t方法2:单摆测速单摆测速:设摆绳长为L,测出摆角θ和β,机械能守恒可得速度为方法3:打点计时器测速打点计时器测速:测出相邻计数点间的距离⊿X,可得速度为v =⊿X/⊿t方法4:平抛测试本实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量。
说明:橡皮泥θβ保证两绳等长1)斜槽末端的切线要水平;2)从同一高度释放小球;3)实验中不需要测量时间,也不需要测量桌面的高度;4)能正确判断小球碰撞前后的落点(m1>m2);5)用正确的方法从落点的痕迹找出落点的位置;(二).冲量、动量和动量定理1.动量P(1)定义:物体的质量与速度的乘积。
(2)表达式:p=mv。
(3)单位:千克·米/秒。
符号:kg·m/s。
(4)特征:动量是状态量,是矢量,其方向和速度方向相同。
例题:(3-5课本第7页例题)一个质量是0.1Kg的钢球,以6m/s的速度水平向右运动,碰到坚硬的墙壁后弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动。
碰撞前后的动量变化了多少?分析:1.说明动量的变化量发生了变化,或者说变大了,但是动量的大小可能不变。
2.说明动量是矢量,应该注意方向问题;(例如:创新方案牛刀小试1、2题)。
1.[多选]物体的动量变化量的大小为5 kg·m/s,这说明()A.物体的动量在减小B.物体的动量在增大C.物体的动量大小可能不变D.物体受到的合力冲量大小为5 N·s解析:选CD动量是矢量,动量变化了5 kg·m/s,物体动量的大小可能增大,也可能减小,还可能不变。