第四节 动量 动量守恒定律（课件）-【中职专用】高中物理同步精品课堂（高教版机械建筑类）

主题二：运动和力 第四节 动量 动量守恒定律 【情境引入】 2013年6月2日发生了“鸟撞高铁列车”事故,由杭州南开往北京的高速列车G38在镇江路段被一只鸟撞到了挡风玻璃,虽然挡风玻璃是超强防弹减速玻璃,还是出现了裂纹。与同学们一起讨论，为什么小鸟能把高速列车的玻璃撞坏? 之前用速度这个量描述物体运动的快慢．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的量． 一、动量 1．定义：物理学中把物体的质量m跟运动速度v的乘积mv叫作动量．2．公式：p＝mv．3．单位：在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号为kg·m/s． 4．矢量性：由于速度是矢量，所以动量是矢量，它的方向与速度的方向相同，运算遵循平行四边形定则． 二、冲量 1.定义：力F与力的作用时间t的乘积叫作力的冲量．2.表达式：I＝F·t．3.单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛·秒，符号是N·s． 4.矢量性：冲量是矢量，力的冲量方向跟力的方向相同． 三、动量定理 1.表述：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．2.表达式mv′－mv＝Ft，或p′－p＝I.3.适用条件：动量定理不仅适用于恒力，也适用于变力． 4.说明：对于变力的冲量，动量定理中的F应理解为变力在作用时间t内的平均值． 5.对动量定理的理解：①动量定理反映了冲量是动量变化的原因．②动量定理的表达式是矢量式，它说明合外力的冲量跟物体动量变化量不仅大小相等，而且方向相同． ③动量的变化量取决于合外力的冲量，它不仅与物体的受力有关，还与力的作用时间有关． 6.用动量定理解释的现象一般可分为两类：①物体的动量变化Δp一定，由动量定理Ft＝Δp可知，若力的作用时间t越短，则作用力F越大，因此在需要增大作用力时，可尽量缩短作用时间，如打击、碰撞等过程；若力的作用时间越长，则作用力F就越小，因此在需要减小作用力时，可设法延长力的作用时间，如利用软垫、弹簧的缓冲作用来延长作用的时间． ②作用力F一定，由动量定理Ft＝Δp可知，力的作用时间越长，动量的变化就越大；力的作用时间越短，动量的变化就越小． 【例1】质量为0.1 kg的小球从1.25 m高处自由落下，与地面碰撞后反弹回0.8 m高处．取竖直向下为正方向，且g＝10 m/s2.求：(1)小球与地面碰前瞬间的动量；(2)球与地面碰撞过程中动量的变化． 答案：(1)0.5 kg·m/s (2)0.9 kg·m/s，方向竖直向上 【例2】质量为0.2 kg的小球竖直向下以6 m/s的速度落至水平地面，再以4 m/s的速度反向弹回，取竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞前后的动量变化为______kg·m/s.若小球与地面的作用时间为0.2 s，则小球受到地面的平均作用力大小为________N(取g＝10 m/s2)． 解析：以竖直向上为正方向，则v′＝4 m/s，v＝－6 m/s，所以小球与地面碰撞前后的动量变化为：Δp＝mv′－mv＝[0.2×4－0.2×(－6)]kg·m/s＝2 kg·m/s. 根据动量定理，得(F－mg)t＝Δp， 所以平均作用力F＝＋mg＝ N＋0.2×10 N＝12 N. 答案：2　12 四、动量守恒定律 （一）系统、内力和外力 1．系统：相互作用的两个或两个以上的物体组成的研究对象称为一个力学系统．2．内力：系统内两物体间的相互作用力称为内力．3．外力：系统以外的物体对系统的作用力称为外力． 1．内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变，这就是动量守恒定律．2．表达式：p＝p′(系统相互作用前后总动量p、p′相等)． 四、动量守恒定律 （二）动量守恒定律 3．成立条件．(1)系统不受外力；(2)系统所受外力之和为零． 4.动量守恒定律的表述和数字表达式．①定律表述：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变．这就是动量守恒定律．②数学表达式：p＝p′.在一维情况下，对由A、B两物体组成的系统有：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′. 5.动量守恒定律的条件补充说明①系统内的任何物体都不受外力作用，这是一种理想化的情形，如天空中两星球的碰撞，微观粒子间的碰撞都可视为这种情形．②系统虽然受到了外力的作用，但所受合外力都为零，像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形，两物体所受的重力和支持力的合力为零． 【例3】如图所示，光滑水平面上滑块A、C质量均为m=1kg，B质量为M=3kg。开始时A、B静止，C以初速度v0=2m/s滑向A，与A碰后C的速度变为零，A向右运动与B发生碰撞并粘在一起，则：A与B碰撞后的共同速度大