动量定理的应用(动量定理的经典问题)
动量定理:物体所受合力的冲量等于物体的动量变化。
它是牛顿第二定律的推论,适用条件和牛顿第二定律一样,适用于惯性系
很专业的问题,不过难不倒我
一、教学目标
1.进一步理解动量守恒定律,会用动量守恒定律解释现象,解决问题。
2.正确分析物理过程,确定动量守恒的系统。
3.理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律。
二、重点难点
重点:通过对物理过程的分析,找出在物理过程中符合动量守恒的系统。
难点:正确选取动量守恒的系统。
三、教与学
教学过程:
动量守恒定律反映了系统内物体间相互作用过程中所遵循的物理规律,和牛顿运动定律相一致,但它在具体处理问题时,在某些方面显现出比用牛顿运动定律解题简洁,明了的特点,特别当系统内受力情况不明或者相互作用力是变力时,用牛顿第二定律计算很繁杂,甚至无法处理,而动量守恒定律只管发生相互作用前后的状态,不必过问具体的相互作用细节,因而避免了直接运用牛顿运动定律解题所遇到的困难,使问题简化.
一对动量守恒定律的进一步理解
1.动量守恒定律有适用条件和广阔的应用范围
动量守恒定律在系统不受外力或所受外力之和为零或外力远小于内力时成立,它既适用于宏观系统,也适用于微观系统,同时也适用于变质量系统;不但能解决低速运动问题,而且能解决高速运动问题,但也应注意它只在惯性参考系中成立.
2.动量守恒定律可用不同的方式表达
1从守恒的角度来看: .作用前后系统的总动量不变.
2从变化的角度来看, ,作用前后系统的总动量变化为零.
3从转移的角度来看: ,系统内A物体的动量增加必等于B物体的动量减少,即系统内A、B两物体的动量变化大小相等,方向相反.
3.动量守恒定律具有物理量的矢量性,状态的同时性及参考系的同一性
1因为动量是矢量,所以动量守恒定律的表达式是矢量式,作用前后物体在一直线上运动时,规定正方向后,将矢量式简化为代数式运算.
2因为动量是状态量,所以动量守恒定律表达式中的动量都是确定状态的动量,它们都对应着某一相同的时刻,这称为状态的同时性.
3因为动量是相对量,所以动量守恒定律表达式中的各动量必须是相对于同一惯性参考系的,这称为参考系的同一性.
二对动量守恒的过程可用位移来表示动量守恒
设系统的总动量为零,如果系统内两物体在相互作用过程中任一时刻总动量都守恒,那么用平均速度来表示动量守恒的表达式也应成立,即 ,由于相互作用的时间相等 ,所以 。
1.用位移来表示动量守恒的表达式仍是矢量式,解题要选取正方向.
2.作用过程中两物体发生的位移 是相对于同一惯性参考系的,一般是以地面为参考系.
三应用动量守恒定律解题的一般步骤
1.选取研究对象,确定物理过程,即选定在物理过程中满足动量守恒的系统.
2.选取正方向 或建立坐标系和参考系 一般以地面为参考系
3.根据动量守恒定律列方程
4.统一单位,代入数据,求解得结果.
【注意】若速度为相对某物的速度,是指相对于作用以后某物的运动速度.
设斜面倾角为α,仅考虑水平方向,由于外力为零,则m与M水平方向动量总是大小相等方向相反,设M的水平加速度为aX,m的水平加速度为ax,则MaX=max。
又m相对于斜面是沿斜面下滑,相对于斜面而言,运动方向与水平方向夹角为α,设m竖直向下的加速度为ay,则有:ay/(aX+ax)=tanα
m在竖直方向受合外力为mg-Ncosα=may
水平方向受外力为Nsinα=max
运用动能定理必须明确地知道合外力做功的多少.也就是化学能向机械能的转化.
运用动量定理较多的是、碰撞类问题.一般这类问题亦可运用运动学知识解答,若运用动量定理则可避免对时间的研究,只须考虑始末态.运用动能定理必须明确地知道合外力做功的多少.也就是化学能向机械能的转化.
运用动量定理较多的是、碰撞类问题.一般这类问题亦可运用运动学知识解答,若运用动量定理则可避免对时间的研究,只须考虑始末态.
木板滑块问题应综合两大定理解答,综合性强.
动量定理:Ft=mv 适用于恒力作用于某物体上
动能定理:得儿它Ek=1/2(mv1^2)-1/2(mv2^2) 只要知道初末状态基本都适用
动量守恒定律:m1v1+m2v2=m1v\"1+m2v\"2 适用于没有外力对物体做功 或外力和为0
内容:物体所受合力的冲量等于物体的动量变化。
表达式:Ft=mv′-mv=p′-p,或Ft=△p 由此看出冲量是力在时间上的积累效应。
动量定理公式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力。它可以是恒力,也可以是变力。当合外力为变力时,F是合外力对作用时间的平均值。p为物体初动量,p′为物体末动量,t为合外力的作用时间。
在经典力学范围内,动量定理、动能定理都没有条件限制!!!
但是,作为高中学生,我们学习过程中,还是应该考虑什么情况下适用 注意,是适用,即适合于运用动量定理,什么情况下适用动能定理。
简单地说:动量定理是涉及时间问题时适用,而动能定理,则是涉及位移问题时用,而且研究的是系统与外界的相互作用时使用。不象两个守恒定律,研究的是系统内部的动量 或动能守恒问题。