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本文記錄動量及其變量、動量定律的教學內(nèi)容,以備考自學。
1.動量(描述物體運動療效的數(shù)學量)
一些注意事項:
1. 向量性:動量是向量,與速度同向
2.瞬時性:動量是當時速率對應的狀態(tài)量
3. 相對性:動量與速度有關,而速度是相對的,與所選參考系有關
2.動量變化
1、定義:物體的最終動量與初始動量的矢量差,稱為物體動量的變化。
①動量的變化△P是一個矢量,方向與△v相同
② 動量的變化也叫動量的變化
2.動量變化的估計
(1) 一維問題
【例】質(zhì)量為0.1kg的鋼球以6m/s的速度向右水平運動。 當它遇到硬物時被彈回并沿同一直線以5m/s的速度向左水平移動(如圖),鋼球碰撞前后的動量分別是多少? 鋼球碰撞前后的動量變化有多大?
(2) 二維問題
【例】如圖所示,將質(zhì)量為0.2kg的鋼球以2m/s的速度斜射到堅硬的花崗巖板上。 入射角為45度。 碰撞后垂直彈射,彈射角度也是45度。 度,速度仍為 2m/s。 找出動量變化的大小和方向。
根據(jù)動量的定義,討論下列運動類型的動量變化:
物體做平拋運動:
做勻速圓周運動的物體:
三、動量定律——揭示動量變化的動因
1、動量定律的內(nèi)容和表達:物體動量(質(zhì)點)的變化量等于合力的沖量。
(1)矢量:沖量的方向與力的方向一致
(2)過程量:脈沖對應一個過程
(3)求動量時,要認清是那個力的沖量
里面的情況和上一章的動能定律有關,動能的變化等于合力所做的功。
注意比較幾個小細節(jié):
1、動能和動量都是狀態(tài)量,動能是標量,動量是矢量
2、功和沖量都是過程量,功是標量,沖量是矢量
3.動能定律是標量,動量定律是矢量
4.功力描述空間上力量療效的積累,沖動描述時間上力量療效的積累
在里面的情況下,重力和支撐力所做的功為零,但是重力和支撐力的沖量不為零!
這里有一段關于動量定律和動能定律區(qū)別的微課,選自騰訊視頻:
【典型例子】質(zhì)量為m的物體A,如圖F所示動量定理中的p怎么求,受到力ts的作用,物體保持靜止,那么在這個過程中( )
A。 F的沖量大小為Ft
B. F的沖量為0
C。 F的沖量大小為Ft
D. 合力沖量為0
緩沖膜實驗:
為什么貼了緩沖膜的玻璃不會碎?
4. 動量定律的應用
【思考1】質(zhì)量為m的物體沿直徑為R的軌道做勻速圓周運動,速度為v。求半周內(nèi)作用在物體上的合外力的沖量。
【思考2】以速度v0的水平拋出一個質(zhì)量為1kg的物體,如果拋出后5秒落地,求拋出后3秒內(nèi)動量的變化。
【思考3】如圖所示,用0.5kg的斧頭將鐵釘釘入木頭。 斧頭在擊打過程中的速度為v=4.0m/s。 設斧頭敲擊后速度為零,則敲擊動作時間為0.01s,求錘子敲入鐵釘?shù)钠骄醋饔昧Α?span style="display:none">G4s物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
注意小細節(jié):圖中標注的FN、mg、v通常是指對應向量的大小。 選擇正方向時,一般先計算尺寸,然后加上正負號表示方向。
【試題】
1、下列關于動量、動量和動量變化的說法正確的是( )
A、物體的動量等于物體受到的沖量
B.作用在物體上的合外力的沖量大小等于物體動量的變化
C.作用在物體上的合外力的沖量方向與物體動量的變化方向相同
D.物體的動量變化方向與物體的動量方向相同
2. 兩個物體 A 和 B 都靜止在光滑的水平面上。 當它們分別受到大小相等且時間相等的水平力時,下列說法正確的是( )
A。 A、B受到相同的沖量(題中沒有確定水平力的方向,所以不能判斷方向相同)
B. A、B的動量變化相同(動量變化是矢量,方向不一定相同)
C。 A 和 B 具有相同的最終動量
D. A 和 B 具有相同的最終動量
3、下列幾種運動中,物體在相等時間內(nèi)動量的變化量等于()
A。 勻速圓周運動 b.自由落體
C。 平拋 DA 擺球呈弧形擺動
4、A、B兩球質(zhì)量相等,A球垂直向上拋出,B球平拋,運動過程中不考慮兩球的空氣阻力,下列說法正確的是()
A。 在同一時間段內(nèi),動量的變化大小和方向都相等(都等于引力沖量,mgΔt的量級向上)
B、動量在相同時間內(nèi)變化但方向不同
C.動量變化率大小相等動量定理中的p怎么求,方向相同
D.動量變化率大小相等方向不同
(動量的瞬時變化率就是合力)
5、當兩個質(zhì)量相等的物體在同一高度沿兩個不同角度的光滑斜坡從靜止狀態(tài)自由滑到斜坡底部時,化學量相同為()
A、重力功
B. 彈力的沖量(實際上是不同的方向)
C。 合力的沖量(實際上是不同的方向)
D. 剛到底部的勢頭(實際上方向不同)
6. 物體A、B用輕繩連接,懸掛在輕彈簧下。 如圖a所示,A的質(zhì)量為m,B的質(zhì)量為M。當連接A、B的繩索突然斷裂時,物體A上升通過某一位置的速度為v,物體下落速度B為u,如圖b所示。 在此期間,彈簧的彈力作用在物體 A 上為 ()
A。 mv B. mv-穆
C。 mv+Mu D. mv+mu
7. 質(zhì)量為 0.18kg 的棒球以 25m/s 的水平速度向球棒移動。 被蝙蝠重創(chuàng)后,以45m/s的速度水平向后飛去。 如果球棒與棒球的相互作用時間為 0.01s,球棒對棒球的平均排斥力是多少?
8、質(zhì)量為0.2kg的球從5.0m高處自由下落到水平板上并垂直彈起。 彈跳后可達到的最大高度為4.05m。 如果小球從開始下落到彈起達到最大高度 所用時間為1.95s,不考慮空氣阻力,g為10m/s2。 求小球在厚板上的排斥力。
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該公式要求 F 在這段時間 Δt 內(nèi)是一個恒定的力。
如果F是這段時間的變力,解題的思路就是把這段時間定義為一個更小的時間段。 如果F在這段時間內(nèi)是連續(xù)變化的,那么在足夠小的時間內(nèi)可以近似為一個恒定的力,那么這段時間內(nèi)的沖量:
特別是在中學數(shù)學常見的一維問題中,如果知道力F(t)函數(shù)的圖像,則可以通過計算圖像的面積和對應的坐標軸得到?jīng)_量間隔。
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