2019_2020学年高中物理第16章第2节动量和动量定理课件新人教版选修3_5.ppt

第十六章 动量守恒定律 第2节 动量和动量定理,汽车安全带的作用 按照公安部通告精神，自1993年7月1日起，上路行驶的小型客车驾驶员和前排座乘车人员必须使用安全带． 使用安全带的主要目的有二：一是减少人员伤害，二是保障交通安全．据报道，1989年在美国加利福尼亚州发生的6.9级地震中，震塌了该地一条高速公路，在公路上面汽车里的人大部分当即死亡，但部分系安全带的人却幸免于难．因此不少人认为，应使用法律手段来让更多的人系上安全带．我国公安部关于使用安全带的通告，正是以法,律手段来保障交通安全，减轻交通事故造成的人身伤害，因此是非常必要的．现就使用安全带的力学原理分析如下：我们知道在高速公路上行驶的汽车，时速不准超过130 km/h.在普通公路上，时速限制根据路面情况和车道的多少定在90～110 km之间．一辆高速行驶的汽车当遇到紧急情况时，在很短的时间(2 s)内停下来，会发生什么情况呢？很显然，为了使驾驶员与汽车一起停住，必须对他有一个作用力，该力的大小可用下面的方法计算．设汽车行,,驶速度v0＝108 km/h，即v0＝30 m/s，乘客质量m＝60 kg，据动量定理Ft＝mv′－mv0，其中t＝2 s，v′＝0.所以，F＝mv0/t＝－900 N，负号表示力的方向与汽车运动方向相反．因此驾驶员与汽车一起停住，必须对他施加900 N的作用力，此力大大超过了车座与驾驶员裤子之间的摩擦力．若没有这个作用力，由于惯性驾驶员将沿直线做匀速运动，与此同时，由于汽车急剧制动，做减速运动，若不采取措施，驾驶员将会与前面的障碍物或挡风玻璃发生碰,,撞．而系上安全带以后，此力可由安全带提供，故安全带虽不起眼，但能保护人的生命．为了您的安全，请您使用安全带！,,1．动量． (1)定义：运动物体的________和它的________的乘积叫作物体的动量． (2)表达式：________. (3)单位：千克米每秒，符号kg·m/s. (4)方向：动量是矢量，它的方向与_____________相同． 2．动量定理． (1)冲量(I)．,质量,速度,p＝mv,速度的方向,①定义：物理学中把_________________________叫作力的冲量，常用字母____表示，表达式为 ________________________________________________________________________． ②冲量的单位是________． ③冲量是________量，恒力的冲量方向与________方向一致，冲量的运算遵守_____________定则． ④冲量是________量，它是力对________的积累．,力与力作用时间的乘积,I,I＝F·Δt,牛·秒(N·s),矢,恒力,平行四边形,过程,时间,(2)动量定理：物体在一个过程始末的________等于它在这个过程中所受力的________，其表达式为______________，也可写成______________________________________．,动量变化量,冲量,1 动量,1．动量与速度．它们都是描述物体运动状态的物理量，但有重要区别．速度是一个运动学量，它只能描述物体运动的快慢；动量是一个动力学量，它描述物体在一个运动状态下运动量的大小．速度相同的足球和铅球，它们的运动快慢相同．但运动员敢用头去顶足球，却不敢用头去顶铅球，这说明速度相同的足球和铅球其运动量不同，产生的机械效果不同，动量就是描述这种不同．引入动量概念就能够反,,,3．动量的变化量．(1)动量是矢量，它的大小p＝mv，方向与速度的方向相同．因此，速度发生变化时，物体的动量也发生变化．速度的大小或方向发生变化时，速度就发生变化，物体具有的动量的大小或方向也相应发生变化，我们就说物体的动量发生了变化． 设物体的初动量p1＝mv1，末动量p2＝mv2，则物体动量的变化 动量改变有三种情况：①动量的大小和方向都发生变化,,对同一物体而言p＝mv，则物体的速度的大小和方向都发生变化；②动量的方向改变而大小不变，对同一物体来讲，物体的速度方向发生改变而速度大小没有变化，如匀速圆周运动的情况；③动量的方向没有发生变化，仅动量的大小发生变化，对同一物体来说，就是速度的方向没有发生变化，仅速度的大小改变．(2)动量的变化量Δp是用末动量减去初动量．(3)动量的变化量Δp是矢量，其方向与速度的改变量Δv的方向相同．,,,,答案： (1)小球与地面碰前瞬间的动量为0.5 kg·m/s；(2)球与地面碰撞过程中动量的变化大小是0.9 kg·m/s，方向竖直向上．名师点评：此题中动量是矢量，要规定正方向，用带正、负号的数值表示动量．动量变化量也是矢量，同样要注意方向．,变 式 迁 移,,变 式 迁 移,,变 式 迁 移,,,(1)定义：力与力的作用时间的乘积叫力的冲量．用I表示． 注：冲量是描述力对时间积累效果的物理量，所以说冲量是一个过程量． (2)表达式：I＝Ft. 注：上式中的F一般是指恒力，即恒力的冲量可以用I＝Ft来求．但在计算时要明确哪一个力在哪一段时间内的冲量．,2 动量定理,,(3)冲量的矢量性． 冲量是矢量，它的方向由力的方向决定．(4)冲量的单位． 冲量的单位由力的单位和时间的单位共同决定，在国际单位制中，冲量的单位是“牛·秒”，符号“N·s”．注：①如果力的方向是恒定的，则冲量的方向与力的方向相同．如果力的方向是变化的，则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同．,,②冲量的运算服从平行四边形定则．如果物体所受的每一个外力的冲量都在同一条直线上，那么选定正方向后，每一个力的冲量的方向可以用正、负号表示，此时冲量的运算就可简化为代数运算．2．动量定理．(1)内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量. 这个关系叫作动量定理．(2)表达式：I＝Δp或Ft＝mv′－mv.(3)对动量定理的理解：,,,,,,答案：2 12名师点评：此题中动量是矢量，要规定正方向，用带正、负号的数值表示动量．动量变化量也是矢量，同样要注意方向．,变 式 迁 移,2．质量为1.0 kg的小球从20 m高处自由下落到软垫上，反弹后上升的最大高度为5.0 m，小球与软垫接触时间为1.0 s，在接触时间内小球受到的合力的冲量大小为(空气阻力不计，g＝10 m/s2)( ) A．10 N·s B．20 N·s C．30 N·s D．40 N·s,变 式 迁 移,,变 式 迁 移,