《动量和动量定理课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《动量和动量定理课件.pptx（28页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第1页/共28页历史背景历史背景历史背景历史背景 最早提出动量概念的是法国科学家笛卡尔，十七世纪，以最早提出动量概念的是法国科学家笛卡尔，十七世纪，以笛卡儿为代表的西欧的哲学家们提出了这样一种观点：若找到笛卡儿为代表的西欧的哲学家们提出了这样一种观点：若找到一个适当的物理量来描述，运动的总量是守恒的。这就是运动一个适当的物理量来描述，运动的总量是守恒的。这就是运动不灭的思想。他继承伽利略说法，定义质量和速率的乘积为动不灭的思想。他继承伽利略说法，定义质量和速率的乘积为动量。笛卡尔认为，这是量度运动的唯一正确的物理量。他的观量。笛卡尔认为，这是量度运动的唯一正确的物理量。他的观点的缺陷，在于忽略
2、了动量的方向性。点的缺陷，在于忽略了动量的方向性。1668166816681668年，荷兰物理学家惠更斯在年，荷兰物理学家惠更斯在关于碰撞对物体运动的关于碰撞对物体运动的影响影响的论文中，明确指出了动量的方向性和守恒性。的论文中，明确指出了动量的方向性和守恒性。牛顿把笛卡尔的定义做了修正，明确的用质量和速度的乘牛顿把笛卡尔的定义做了修正，明确的用质量和速度的乘积来定义动量。科学前辈们就是在追寻不变量的努力中，逐渐积来定义动量。科学前辈们就是在追寻不变量的努力中，逐渐建立了动量的概念，发现了动量守恒定律。建立了动量的概念，发现了动量守恒定律。第2页/共28页、定义定义定义定义：物体的质量和速度的
3、乘积，叫做物体：物体的质量和速度的乘积，叫做物体：物体的质量和速度的乘积，叫做物体：物体的质量和速度的乘积，叫做物体的动量的动量的动量的动量p p，用公式表示为用公式表示为用公式表示为用公式表示为 p=mvp=mv 一、动量一、动量一、动量一、动量(momentummomentum)2 2 2 2、单位单位单位单位：在国际单位制中，动量的单位是：在国际单位制中，动量的单位是：在国际单位制中，动量的单位是：在国际单位制中，动量的单位是千克千克千克千克米米米米/秒秒秒秒，符号是，符号是，符号是，符号是 kgm/skgm/s ；3 3 3 3、动量是、动量是、动量是、动量是矢量矢量矢量矢量：方向由：
4、方向由：方向由：方向由速度方向速度方向速度方向速度方向决定，动量的决定，动量的决定，动量的决定，动量的方向与该时刻速度的方向相同；方向与该时刻速度的方向相同；方向与该时刻速度的方向相同；方向与该时刻速度的方向相同；4 4 4 4、动量是描述物体运动状态的物理量，是、动量是描述物体运动状态的物理量，是、动量是描述物体运动状态的物理量，是、动量是描述物体运动状态的物理量，是状态量状态量状态量状态量；5 5 5 5、动量是、动量是、动量是、动量是相对相对相对相对的，与参考系的选择有关。的，与参考系的选择有关。的，与参考系的选择有关。的，与参考系的选择有关。注意：物体的动量，总是指物体在某一时刻的动注
5、意：物体的动量，总是指物体在某一时刻的动注意：物体的动量，总是指物体在某一时刻的动注意：物体的动量，总是指物体在某一时刻的动量，即具有瞬时性，故在计算时相应的速度应取量，即具有瞬时性，故在计算时相应的速度应取量，即具有瞬时性，故在计算时相应的速度应取量，即具有瞬时性，故在计算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度这一时刻的瞬时速度这一时刻的瞬时速度这一时刻的瞬时速度第3页/共28页 一个质量是一个质量是0.1kg的钢球，以的钢球，以6m/s的速度水平向的速度水平向右运动，碰到一个坚硬物后被弹回右运动，碰到一个坚硬物后被弹回,沿着同一直线以沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动（如图），碰撞前后钢
6、球的速度水平向左运动（如图），碰撞前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习1第4页/共28页二、动量的变化二、动量的变化二、动量的变化二、动量的变化 p p 1 1 1 1、某段运动过程（或时间间隔）、某段运动过程（或时间间隔）、某段运动过程（或时间间隔）、某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量末状态的动量末状态的动量末状态的动量p p 跟跟跟跟初状态的动量初状态的动量初状态的动量初状态的动量p p的矢量差，称为动量的变化（或的矢量差，称为动量的变化（或的矢量差，称为动量的变化（或的矢量差，称为动量的变化
7、（或动量的动量的动量的动量的增量增量增量增量），即），即），即），即 2 2 2 2、动量变化的三种情况：、动量变化的三种情况：、动量变化的三种情况：、动量变化的三种情况：大小变化、方向改变或大小和方向都改变。大小变化、方向改变或大小和方向都改变。大小变化、方向改变或大小和方向都改变。大小变化、方向改变或大小和方向都改变。P PPP p=p-p3 3 3 3、同一直线上同一直线上同一直线上同一直线上动量变化的运算：动量变化的运算：动量变化的运算：动量变化的运算：PPP PPPPPPPP PPPPPPPPP第5页/共28页P PPP 不不在在同同一一直直线线上上的的动动量量变变化化的的运算，遵循
8、运算，遵循平行四边形定则平行四边形定则：PPP PPPPP也称也称三角形法则三角形法则：从初动量的矢：从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端量末端指向末动量的矢量末端二、动量的变化二、动量的变化二、动量的变化二、动量的变化 p p第6页/共28页2 2、质量为m m的钢球自高处落下，以速率v v1 1碰地，竖直向上弹回，与水平地面碰撞时间极短，离地时速率为v v2 2，在碰撞过程中，钢球动量变化为多少？课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习第7页/共28页若速度变化若速度变化若速度变化若速度变化,EEEEk k k k可能为零可能为零可能为零可能为零kgmkgm2 2/s/s2 2 （J）标标标标量
9、量量量E Ek k=mv=mv2 2/2/2动能动能动能动能若速度变化若速度变化若速度变化若速度变化,则则则则pppp一定不为零一定不为零一定不为零一定不为零kgm/skgm/s（NSNS）矢矢矢矢量量量量p=mvp=mv动量动量动量动量 动量与动能有什么区别？动量与动能有什么区别？动量与动能间量值关系：动量与动能间量值关系：思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论第8页/共28页思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论 在前面所学的动能定理中，我们知在前面所学的动能定理中，我们知道，动能的变化是由于力对位移积累即道，动能的变化是由于力对位移积累即力做功的结果，那么，动量的变化又是力做功的结果
10、，那么，动量的变化又是什么原因引起的呢？什么原因引起的呢？动量的变化与速度的变化有关，动量的变化与速度的变化有关，而速度的变化是因为有加速度，而牛而速度的变化是因为有加速度，而牛顿第二定律告诉我们，加速度是由物顿第二定律告诉我们，加速度是由物体所受的合外力产生的。体所受的合外力产生的。第9页/共28页牛顿第二定律推导动量的变化牛顿第二定律推导动量的变化牛顿第二定律推导动量的变化牛顿第二定律推导动量的变化 设置物理情景设置物理情景设置物理情景设置物理情景：质量为：质量为：质量为：质量为m m m m的物体，在合力的物体，在合力的物体，在合力的物体，在合力F F F F的的的的作用下，经过一段时间
11、作用下，经过一段时间作用下，经过一段时间作用下，经过一段时间t t t t，速度由速度由速度由速度由v v v v 变为变为变为变为vvvv，如，如，如，如是图所示：是图所示：是图所示：是图所示：分析：分析：由牛顿第二定律知：由牛顿第二定律知：由牛顿第二定律知：由牛顿第二定律知：而加速度定义有：而加速度定义有：而加速度定义有：而加速度定义有：变形可得：变形可得：变形可得：变形可得：F F=mm a a联立可得：联立可得：联立可得：联立可得：=p/t这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。表明
12、动量的变化与力对时间积累效应有关。表明动量的变化与力对时间积累效应有关。表明动量的变化与力对时间积累效应有关。表明动量的变化与力对时间积累效应有关。第10页/共28页、定义定义：作用在物体上的力和作用时间：作用在物体上的力和作用时间的乘积，叫做该力对这个物体的冲量的乘积，叫做该力对这个物体的冲量I，用用公式表示为公式表示为 I=Ft2 2、单位单位：在国际单位制中，冲量的单位是：在国际单位制中，冲量的单位是牛牛秒秒，符号是，符号是NsNs 三、冲量三、冲量三、冲量三、冲量(impulseimpulse)3 3、冲量是、冲量是矢量矢量：方向由：方向由力的方向力的方向决定，若决定，若为恒定方向的力
13、，则冲量的方向跟这力的为恒定方向的力，则冲量的方向跟这力的方向相同方向相同4 4、冲量是、冲量是过程量过程量，反映了，反映了力对时间的积累力对时间的积累效应效应第11页/共28页力对空间积累效应力对空间积累效应力对空间积累效应力对空间积累效应使动能发生变化使动能发生变化使动能发生变化使动能发生变化NmNm（J J）标标标标量量量量W=FS功功力对时间积累效应力对时间积累效应力对时间积累效应力对时间积累效应使动量发生变化使动量发生变化使动量发生变化使动量发生变化N NS S矢矢矢矢量量量量I=Ft冲量冲量冲量冲量 冲量与功有什么区别？冲量与功有什么区别？1 1 1 1、作用力与反作用力作用力与反
14、作用力作用力与反作用力作用力与反作用力：作用力的冲量与反作用力：作用力的冲量与反作用力：作用力的冲量与反作用力：作用力的冲量与反作用力的冲量总是等值、反向并在同一条直线上，但是的冲量总是等值、反向并在同一条直线上，但是的冲量总是等值、反向并在同一条直线上，但是的冲量总是等值、反向并在同一条直线上，但是作用力的功与反作用力的功不一定相等。作用力的功与反作用力的功不一定相等。作用力的功与反作用力的功不一定相等。作用力的功与反作用力的功不一定相等。2 2 2 2、内力内力内力内力：对物体系统内部，内力作用的冲量的矢：对物体系统内部，内力作用的冲量的矢：对物体系统内部，内力作用的冲量的矢：对物体系统内
15、部，内力作用的冲量的矢量和等于零，但内力的功的代数和不一定为零。量和等于零，但内力的功的代数和不一定为零。量和等于零，但内力的功的代数和不一定为零。量和等于零，但内力的功的代数和不一定为零。例：例：例：例：人在船上行走人在船上行走人在船上行走人在船上行走人对船的作用力与船对人的反作人对船的作用力与船对人的反作人对船的作用力与船对人的反作人对船的作用力与船对人的反作用力的冲量的矢量和等于零，但是人对船的作用力和船对用力的冲量的矢量和等于零，但是人对船的作用力和船对用力的冲量的矢量和等于零，但是人对船的作用力和船对用力的冲量的矢量和等于零，但是人对船的作用力和船对人的反作用力都做正功，使人和船的动
16、能都增加。人的反作用力都做正功，使人和船的动能都增加。人的反作用力都做正功，使人和船的动能都增加。人的反作用力都做正功，使人和船的动能都增加。思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论第12页/共28页t0F0FtO 由由图图可可知知F-tF-t图图线线与与时时间间轴轴之之间间所所围围的的“面面积积”的的大大小小表表示示对对应应时时间间t t0 0内，力内，力F F0 0的冲量的大小。的冲量的大小。思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论 如果在一段时间内的作用力是一个变力，如果在一段时间内的作用力是一个变力，又该怎样求这个变力的冲量？又该怎样求这个变力的冲量？公式公式I=Ft中的中的F必必须取
17、平均值须取平均值第13页/共28页四、动量定理四、动量定理四、动量定理四、动量定理(theorem of momentumtheorem of momentum)1 1、内容内容：物体所受合外力的冲量等于物体：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，这就是动量定理。的动量变化，这就是动量定理。2 2、表达式：表达式：或或或或 3 3、加深理解：加深理解：1 1 1 1）物理研究方法：）物理研究方法：）物理研究方法：）物理研究方法：过程量可通过状态量的变化来反映；过程量可通过状态量的变化来反映；过程量可通过状态量的变化来反映；过程量可通过状态量的变化来反映；2 2 2 2）表明合外力的冲量是动量
18、变化的原因；）表明合外力的冲量是动量变化的原因；）表明合外力的冲量是动量变化的原因；）表明合外力的冲量是动量变化的原因；3 3 3 3）动量定理是）动量定理是）动量定理是）动量定理是矢量式矢量式矢量式矢量式，合外力的，合外力的，合外力的，合外力的冲量冲量冲量冲量方向与物方向与物方向与物方向与物体体体体动量变化动量变化动量变化动量变化的方向相同：的方向相同：的方向相同：的方向相同：合外力冲量合外力冲量合外力冲量合外力冲量的方向与的方向与的方向与的方向与合合合合外力外力外力外力的方向或的方向或的方向或的方向或速度变化量速度变化量速度变化量速度变化量的的的的方向一致方向一致方向一致方向一致，但与初动
19、，但与初动，但与初动，但与初动量方向可相同，也可相反，甚至还可成角度。量方向可相同，也可相反，甚至还可成角度。量方向可相同，也可相反，甚至还可成角度。量方向可相同，也可相反，甚至还可成角度。第14页/共28页动量定理的适用范围动量定理的适用范围动量定理的适用范围动量定理的适用范围1 1 1 1、动量定理不但适用于、动量定理不但适用于、动量定理不但适用于、动量定理不但适用于恒力恒力恒力恒力，也适用于随时间变，也适用于随时间变，也适用于随时间变，也适用于随时间变化的化的化的化的变力变力变力变力，对于变力，动量定理中的，对于变力，动量定理中的，对于变力，动量定理中的，对于变力，动量定理中的F F F
20、 F应理解为变应理解为变应理解为变应理解为变力在作用时间内的力在作用时间内的力在作用时间内的力在作用时间内的平均值平均值平均值平均值；2 2 2 2、动量定理不仅可以解决、动量定理不仅可以解决、动量定理不仅可以解决、动量定理不仅可以解决匀变速直线运动匀变速直线运动匀变速直线运动匀变速直线运动的问题，的问题，的问题，的问题，还可以解决还可以解决还可以解决还可以解决曲线运动曲线运动曲线运动曲线运动中的有关问题，将较难的计算中的有关问题，将较难的计算中的有关问题，将较难的计算中的有关问题，将较难的计算问题转化为较易的计算问题；问题转化为较易的计算问题；问题转化为较易的计算问题；问题转化为较易的计算问
21、题；3 3 3 3、动量定理不仅适用于、动量定理不仅适用于、动量定理不仅适用于、动量定理不仅适用于宏观低速宏观低速宏观低速宏观低速物体，也适用于物体，也适用于物体，也适用于物体，也适用于微观微观微观微观现象和现象和现象和现象和变速变速变速变速运动问题。运动问题。运动问题。运动问题。动量定理的动量定理的优点优点：不考虑中间过程，只考：不考虑中间过程，只考虑初末状态。虑初末状态。第15页/共28页如图所示，一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45m/s，设球棒与垒球的作用时间 为0.01s。求球棒对垒球的平均作用力。第16页/共28页
22、动量定理解释生活现象动量定理解释生活现象动量定理解释生活现象动量定理解释生活现象PP一定，一定，t t短则短则F F大，大，t t长则长则F F小；小；由由Ft=PFt=P可知：可知：tt一定，一定，F F大则大则PP大，大，F F小则小则PP小；小；FF一定，一定，t t长则长则PP大，大，t t短则短则PP小。小。缓冲装置缓冲装置第17页/共28页1 1 1 1、在足球场上，你常看到运动员用头、在足球场上，你常看到运动员用头、在足球场上，你常看到运动员用头、在足球场上，你常看到运动员用头去顶球的现象，试设想如果迎面飞来去顶球的现象，试设想如果迎面飞来去顶球的现象，试设想如果迎面飞来去顶球的
23、现象，试设想如果迎面飞来的不是足球而是一块大石头，他们会的不是足球而是一块大石头，他们会的不是足球而是一块大石头，他们会的不是足球而是一块大石头，他们会用头去顶吗？用头去顶吗？用头去顶吗？用头去顶吗？思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论2 2 2 2、用锤子使劲压钉子，就很难把钉、用锤子使劲压钉子，就很难把钉、用锤子使劲压钉子，就很难把钉、用锤子使劲压钉子，就很难把钉子压入木块中去，如果用锤子以一定子压入木块中去，如果用锤子以一定子压入木块中去，如果用锤子以一定子压入木块中去，如果用锤子以一定的速度敲钉子，钉子就很容易钻入木的速度敲钉子，钉子就很容易钻入木的速度敲钉子，钉子就很容易钻入木的
24、速度敲钉子，钉子就很容易钻入木块，这是为什么？块，这是为什么？块，这是为什么？块，这是为什么？第18页/共28页3 3 3 3、杂技表演时，常可看见有人用铁锤猛击放在、杂技表演时，常可看见有人用铁锤猛击放在、杂技表演时，常可看见有人用铁锤猛击放在、杂技表演时，常可看见有人用铁锤猛击放在“大大大大力士力士力士力士”身上的大石块，石裂而人不伤，这又是为什么身上的大石块，石裂而人不伤，这又是为什么身上的大石块，石裂而人不伤，这又是为什么身上的大石块，石裂而人不伤，这又是为什么？思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论4 4 4 4、建筑工人或蹦极运动员身上绑的安全带是有弹、建筑工人或蹦极运动员身上绑
25、的安全带是有弹、建筑工人或蹦极运动员身上绑的安全带是有弹、建筑工人或蹦极运动员身上绑的安全带是有弹性的橡皮绳还是不易伸长的麻绳？性的橡皮绳还是不易伸长的麻绳？性的橡皮绳还是不易伸长的麻绳？性的橡皮绳还是不易伸长的麻绳？小实验小实验小实验小实验非弹性绳断非弹性绳断非弹性绳断非弹性绳断橡皮绳不断橡皮绳不断橡皮绳不断橡皮绳不断第19页/共28页 报道报道报道报道1 1 1 1、1962196219621962年，一架年，一架年，一架年，一架“子爵号子爵号子爵号子爵号”客机，在美客机，在美客机，在美客机，在美国的伊利奥特市上空与一只天鹅相撞，客机坠毁，国的伊利奥特市上空与一只天鹅相撞，客机坠毁，国的伊
26、利奥特市上空与一只天鹅相撞，客机坠毁，国的伊利奥特市上空与一只天鹅相撞，客机坠毁，十七人丧生。十七人丧生。十七人丧生。十七人丧生。报道报道报道报道2 2 2 2、1980198019801980年，一年，一年，一年，一架英国的架英国的架英国的架英国的“鸽式鸽式鸽式鸽式”战战战战斗机在威夫士地区上斗机在威夫士地区上斗机在威夫士地区上斗机在威夫士地区上空与一只秃鹰相撞，空与一只秃鹰相撞，空与一只秃鹰相撞，空与一只秃鹰相撞，飞机坠毁，飞行员弹飞机坠毁，飞行员弹飞机坠毁，飞行员弹飞机坠毁，飞行员弹射逃生射逃生射逃生射逃生 问题：小小飞禽何以能撞毁飞问题：小小飞禽何以能撞毁飞机这样的庞然大物？机这样的庞
27、然大物？思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论第20页/共28页瓦碎蛋全瓦碎蛋全瓦碎蛋全瓦碎蛋全第21页/共28页 鸡蛋从一米多高的地方落到地板上，肯定会被鸡蛋从一米多高的地方落到地板上，肯定会被鸡蛋从一米多高的地方落到地板上，肯定会被鸡蛋从一米多高的地方落到地板上，肯定会被打破，但如果在地板上放一块泡沫塑料垫，让鸡蛋打破，但如果在地板上放一块泡沫塑料垫，让鸡蛋打破，但如果在地板上放一块泡沫塑料垫，让鸡蛋打破，但如果在地板上放一块泡沫塑料垫，让鸡蛋落到泡沫塑料上，结果鸡蛋却保持完好无损落到泡沫塑料上，结果鸡蛋却保持完好无损落到泡沫塑料上，结果鸡蛋却保持完好无损落到泡沫塑料上，结果鸡蛋却保持完
28、好无损高空砸鸡蛋高空砸鸡蛋高空砸鸡蛋高空砸鸡蛋第22页/共28页生活中的应用生活中的应用生活中的应用生活中的应用包装用的泡沫材料包装用的泡沫材料第23页/共28页船靠岸时边缘上的废旧轮胎船靠岸时边缘上的废旧轮胎生活中的应用生活中的应用生活中的应用生活中的应用第24页/共28页摩托车头盔里的衬垫摩托车头盔里的衬垫生活中的应用生活中的应用生活中的应用生活中的应用第25页/共28页科学漫步科学漫步科学漫步科学漫步 1 1、汽车的碰撞试验、汽车的碰撞试验1 1）汽车的安全气囊的）汽车的安全气囊的保护作用保护作用2 2）轿车前面的发）轿车前面的发动机舱并不是越坚动机舱并不是越坚固越好固越好 2 2、了解历史上关于运动量度的争论、了解历史上关于运动量度的争论第26页/共28页力的瞬时效果力的瞬时效果:牛顿第二定律牛顿第二定律 F合合=ma 力对空间的积累力对空间的积累:动能定理动能定理 W总总=W1+W2+=mv22/2-mv12/2力对时间的积累力对时间的积累:动量定理动量定理 I合合=F合合t=p-p=mv-mv 功功 W=Fscos (J)-标量标量;恒力恒力 冲量冲量 I=Ft (Ns)-矢量矢量;恒力恒力 动能动能 Ek=mv2/2(J)-标量标量 动量动量 p=mv(kgm/s)-矢量矢量第27页/共28页感谢您的观看！第28页/共28页