动量冲量和动量定理.docx
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1、第七章 动量 动量守恒考纲要求1、动量、冲量、动量定理 2、动量守恒定律 说明:动量定理和动量守恒定律的应用只限于一维的情况知识网络:单元切块:按照考纲的要求,本章内容可以分成两局部,即:动量、冲量、动量定理;动量守恒定律。其中重点是动量定理和动量守恒定律的应用。难点是对根本概念的理解和对动量守恒定律的应用。1 动量、冲量和动量定理知识目标一、动量1、动量:运动物体的质量和速度的乘积叫做动量是矢量,方向与速度方向一样;动量的合成与分解,按平行四边形法那么、三角形法那么是状态量;通常说物体的动量是指运动物体某一时刻的动量,计算物体此时的动量应取这一时刻的瞬时速度。是相对量;物体的动量亦与参照物的
2、选取有关,常情况下,指相对地面的动量。单位是kgm/s;2、动量和动能的区别和联系 动量的大小与速度大小成正比,动能的大小与速度的大小平方成正比。即动量一样而质量不同的物体,其动能不同;动能一样而质量不同的物体其动量不同。 动量是矢量,而动能是标量。因此,物体的动量变化时,其动能不一定变化;而物体的动能变化时,其动量一定变化。 因动量是矢量,故引起动量变化的原因也是矢量,即物体受到外力的冲量;动能是标量,引起动能变化的原因亦是标量,即外力对物体做功。 动量和动能都与物体的质量和速度有关,两者从不同的角度描述了运动物体的特性,且二者大小间存在关系式:P22mEk3、动量的变化及其计算方法 动量的
3、变化是指物体末态的动量减去初态的动量,是矢量,对应于某一过程或某一段时间,是一个非常重要的物理量,其计算方法:1P=Pt一P0,主要计算P0、Pt在一条直线上的情况。2利用动量定理 P=Ft,通常用来解决P0、Pt;不在一条直线上或F为恒力的情况。二、冲量1、冲量:力和力的作用时间的乘积叫做该力的冲量是矢量,如果在力的作用时间内,力的方向不变,那么力的方向就是冲量的方向;冲量的合成与分解,按平行四边形法那么与三角形法那么冲量不仅由力的决定,还由力的作用时间决定。而力和时间都跟参照物的选择无关,所以力的冲量也与参照物的选择无关。单位是Ns;2、冲量的计算方法1I=Ft采用定义式直接计算、主要解决
4、恒力的冲量计算问题。2利用动量定理 Ft=P主要解决变力的冲量计算问题,但要注意上式中F为合外力或某一方向上的合外力。三、动量定理1、动量定理:物体受到合外力的冲量等于物体动量的变化Ft=mv/一mv或 Ftp/p;该定理由牛顿第二定律推导出来:质点m在短时间t内受合力为F合,合力的冲量是F合t;质点的初、未动量是 mv0、mvt,动量的变化量是P=mv=mvtmv0根据动量定理得:F合=mv/t2单位:牛秒与千克米秒统一:l千克米秒=1千克米秒2秒=牛秒;3理解:1上式中F为研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力。 2动量定理中的冲量和动量都是矢量。定理的表达式为一矢量式,等号的两边不但
5、大小一样,而且方向一样,在高中阶段,动量定理的应用只限于一维的情况。这时可规定一个正方向,注意力和速度的正负,这样就把大量运算转化为代数运算。 3动量定理的研究对象一般是单个质点。求变力的冲量时,可借助动量定理求,不可直接用冲量定义式4应用动量定理的思路: 1明确研究对象和受力的时间明确质量m和时间t; 2分析对象受力和对象初、末速度明确冲量I合,和初、未动量P0,Pt; 3规定正方向,目的是将矢量运算转化为代数运算; 4根据动量定理列方程 5解方程。四、动量定理应用的考前须知 1动量定理的研究对象是单个物体或可看作单个物体的系统,当研究对象为物体系时,物体系的总动量的增量等于相应时间内物体系
6、所受外力的合力的冲量,所谓物体系总动量的增量是指系统内各个的体动量变化量的矢量和。而物体系所受的合外力的冲量是把系统内各个物体所受的一切外力的冲量的矢量和。2动量定理公式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力。它可以是恒力,也可以是变力。当合外力为变力时F那么是合外力对作用时间的平均值。3动量定理公式中的mv是研究对象的动量的增量,是过程终态的动量减去过程始态的动量要考虑方向,切不能颠倒始、终态的顺序。 4动量定理公式中的等号说明合外力的冲量与研究对象的动量增量的数值相等,方向一致,单位一样。但考生不能认为合外力的冲量就是动量的增量,合外力的冲量是导致研究对象运动改变的外因,而动量
7、的增量却是研究对象受外部冲量作用后的必然结果。5用动量定理解题,只能选取地球或相对地球做匀速直线运动的物体做参照物。无视冲量和动量的方向性,造成I与P正负取值的混乱,或无视动量的相对性,选取相对地球做变速运动的物体做参照物,是解题错误的常见情况。规律方法1、冲量和动量变化量的计算【例1】如下图,倾角为的光滑斜面,长为s,一个质量为m的物体自A点从静止滑下,在由A到B的过程中,斜面对物体的冲量大小是 ,重力冲量的大小是 。物体受到的冲量大小是 斜面固定不动 解析:该题应用冲量的定义来求解物体沿光滑料面下滑,加速度a=gsin,滑到底端所用时间,由s=at2,可知t=由冲量的定义式IN=Nt=mg
8、cos, IG=mgt=mg I合F合tmgsin点评:对力的冲量计算,学生比拟习惯按做功的方法求,如IF易算为Fcost,而实际为Ft,对支持力、重力的冲量通常因为与位移垂直而认为是零。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。对动量变化量,分不清应该用那个力的冲量来计算,实际只要求出合外力的冲量就可以了。【例2】一单摆摆球质量m=02kg,摆长l=05m今将摆球拉高与竖直方向成50角处由静止释放,求摆球运动至平衡位置过程中重力的冲量和合力的冲量g10 ms2解析:摆球重力为恒力,且时间t为单摆周期的1/4,即t=T/4=所以 IGmg10069 Ns 摆球所受合力为变力,不能
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