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第十六章動量守恒定律,第一節(jié)動量和動量定理,動量概念的由來,在上節(jié)課探究的問題中，發(fā)現(xiàn)碰撞的兩個物體，它們的質(zhì)量和速度的乘積mv在碰撞前后很可能是保持不變的，這讓人們認(rèn)識到mv這個物理量具有特別的意義，物理學(xué)中把它定義為物體的動量。,歷史背景,最早提出動量概念的是法國科學(xué)家笛卡爾，十七世紀(jì)，以笛卡兒為代表的西歐的哲學(xué)家們提出了這樣一種觀點(diǎn)：若找到一個適當(dāng)?shù)奈锢砹縼砻枋?，運(yùn)動的總量是守恒的。這就是運(yùn)動不滅的思想。他繼承伽利略說法，定義質(zhì)量和速率的乘積為動量。笛卡爾認(rèn)為，這是量度運(yùn)動的唯一正確的物理量。他的觀點(diǎn)的缺陷，在于忽略了動量的方向性。,,1668年，荷蘭物理學(xué)家惠更斯在《關(guān)于碰撞對物體運(yùn)動的影響》的論文中，明確指出了動量的方向性和守恒性。,,牛頓把笛卡爾的定義做了修正，明確的用質(zhì)量和速度的乘積來定義動量?？茖W(xué)前輩們就是在追尋不變量的努力中，逐漸建立了動量的概念，發(fā)現(xiàn)了動量守恒定律。,一、動量：,1、定義：運(yùn)動物體的質(zhì)量和速度的乘積叫做動量。,2、表達(dá)式：P=mv,說明：,①動量和速度一樣是描述物體運(yùn)動狀態(tài)的物理量，當(dāng)物體運(yùn)動狀態(tài)一定時，物體的動量就有確定的數(shù)值。,②動量具有瞬時性，當(dāng)物體變速運(yùn)動時，應(yīng)明確是哪一時刻或哪一位置的動量。,③動量具有相對性，由于速度與參考系的選擇有關(guān)，一般一地球為參考系。,3、動量是矢量：動量的方向和速度方向相同。,說明：,①如果物體在一條直線上運(yùn)動，在選定一個方向以后，當(dāng)物體的運(yùn)動方向和正方向相同時，可用“+”號表示動量方向，當(dāng)物體動方向和正方向相反時，可用“-”表示動量的方向。,②大小、方向完全相同的兩個動量是相等的。,4、動量的單位：在國際單位制中是“千克米/秒”符號為“kgm/s”,二、動量的變化：,無論動量的大小發(fā)生了變化，還是動量的方向發(fā)生了變化，我們都說動量發(fā)生了變化，動量的變化也是適量，用“△p”表示。,說明：（一維情況）,①動量變化等于末狀態(tài)動量減初狀態(tài)動量，其方向與△v的方向相同既：△p=pt-p0,動量變化例題,一個質(zhì)量是0.1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運(yùn)動，碰到一個堅硬的障礙物后被彈回，沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運(yùn)動（如圖）。碰撞前后鋼球的動量有沒有變化？各是多少？碰撞前后動量變化了多少？,思考：,物體的動量與動能有什么區(qū)別和聯(lián)系？思考課本P9第一題后回答。,情景1李偉峰頭球破門，,如果飛過來的是石塊他敢頂嗎？,雞蛋從一米多高的地方落到地板上，肯定會被打破，現(xiàn)在，在地板上放一塊泡沫塑料墊，讓雞蛋落到泡沫塑料上，會看到什么現(xiàn)象？你能解釋這種現(xiàn)象嗎？,情景2,設(shè)一個質(zhì)量為m的物體，初速度為v，在合力F的作用下，經(jīng)過一段時間t，速度變?yōu)関′。,怎樣用動量概念表示牛頓第二定律,1、因果關(guān)系,2、方向關(guān)系,3、也適用于變力，此時的F為t時間內(nèi)的平均值,5、，,4、此式為矢量式，計算時要規(guī)定正方向,F的大小反映了動量變化快慢,用動量概念表示牛頓第二定律,牛二定律,力的瞬時作用效果，產(chǎn)生加速度,動量概念,力的作用效果在時間上的積累，引起動量的變化,,問題1：物體受到力作用瞬間產(chǎn)生加速度，在產(chǎn)生加速度的同時動量變化了嗎？,問題2：小球被原速率反彈回來，小球與墻壁的碰撞過程中，小球的動量和動能發(fā)生了變化了嗎？,,生活實例分析,,如何解釋情景1、2？,這些現(xiàn)象又如何分析??？,類比實驗－－－雞蛋落地,對現(xiàn)象的探討：需要緩沖裝置,對實驗結(jié)論的驗證－緩沖裝置的模擬,Ft的理解：,力和力的作業(yè)時間的乘積，是描述力在某段時間內(nèi)的累積效應(yīng)。,一、沖量,1.定義：力和力的作用時間的乘積。2.公式：I=Ft3.單位：Ns4.矢量：方向與力的方向相同5.F-t圖像：6.沖量與功,,透過現(xiàn)象看本質(zhì)－－探究物理規(guī)律,合外力的沖量,動量的變化,二、動量定理,2、公式：,3、幾點(diǎn)說明：,1、內(nèi)容：物體在一個過程中的動量的變化量等于它在這個過程中所受力的沖量。,1）動量定理說明合外力沖量與動量增量的數(shù)值相等、方向一致、單位等效，但單位不能互用。,2）動量定理表達(dá)式中的F是研究對象所受的包括重力在內(nèi)的所有外力的合力，可以是恒力，也可以是變力。當(dāng)合外力是變力時，F(xiàn)應(yīng)該是合外力對物體作用時間的平均值。,應(yīng)用舉例,質(zhì)量為m的小球以速度v向右運(yùn)動，與墻壁碰撞后以v′反彈，碰撞過程中，小球受墻壁的作用力F的方向向左，取向左為正方向，則小球所受作用力F為正，初動量為負(fù)，末動量為正。,,,,,,,,,,,,,,,,,v,,,v′,應(yīng)用動量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象,雞蛋落地,請問：這兩種情況雞蛋受到合力的沖量一樣大嗎？,應(yīng)用動量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象,用頭頂足球（石頭）,用手接籃球,緩沖裝置,小結(jié),①△P一定，t短則F大，t長則F小。,②F一定，t短則△P小，t長則△P大。,③t一定，F(xiàn)大則△P大，F(xiàn)小則△P小。,用動量定理解釋現(xiàn)象可分為下列三種情況：,（雞蛋落地，緩沖裝置）,（瓶口取錢）,（用手接子彈）,例題分析,一個質(zhì)量為0.18kg的壘球，以25m/s的水平速度飛向擊球棒，被球棒打擊后，反向水平飛回，速度大小為45m/s，設(shè)球棒與壘球作用時間為0.01s，求球棒對壘球的平均作用力有多大？,思考以下問題：①選哪個物體為研究對象？②研究對象受力？合力的作用時間？③正方向的選取？④研究對象的初、末動量？⑤棒對球的力是恒力還是變力？⑥能否用動量定理求解？,解題步驟：①確定研究對象,②對研究對象進(jìn)行受力分析，確定全部外力及作用時間,③選定正方向后，對物體進(jìn)行狀態(tài)分析，寫出初、末狀態(tài)的動量，并求出動量變化量。,④應(yīng)用動量定理求解。,課后練習(xí),1、如圖用0.5Kg的鐵錘釘釘子，打擊時鐵錘的速度為4m/s，打擊后鐵錘的速度為零，設(shè)打擊時間為0.01s。a、不計鐵錘的重量，鐵錘釘釘子的平均作用是多大？b、考慮鐵錘的重量，鐵錘釘釘子的平均作用是多大？c、你分析一下，在計算鐵錘釘釘子的平均作用力時，在什么情況下可不計鐵錘的重量。,課后練習(xí),2、一個人慢行和跑步時，不小心與迎面的一棵樹相撞，感應(yīng)有何不同？解釋原因。,