2020年新版高中物理竞赛辅导课件第3章 动量守恒定律和能量守恒定律 (共82张PPT)

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高二物理竞赛动量定理动量守恒定律PPT(课件)

高二物理竞赛动量定理动量守恒定律PPT(课件)

质点系的动量定理:质点系所受外力的总冲量等于质点系的总动量的增量。
y 设有三个质点系m1、m2、m3
定义dt时间间隔内力的冲量:
2y
1y
y
2y
1y
又设 时间内质点总动量由
t1 若研究对象不止一个质点,情况如何?
(2)求10秒内力的冲量及作的功
t 一个质点的机械运动由两个物理量来表征,一个是动能,是标量;
i1
(t2 n F i )dt t1 i1
i
mi vi2
i
mi vi1
说明: 1)若某个方向上合外力为零,则该方向上动量守恒,
尽管总动量可能并不守恒 。
2)当外力<<内力且作用时间极短时,如碰撞,可 认为动量近似守恒。
3)动量守恒定律适用于惯性系。
4)动量守恒定律比牛顿定律更普遍、更基本,它也 适用于高速,微观领域。
质点动量2的改变量决定于所受合外力的冲量
三、(一)质点的动量定理
F dt mv mv F t mv mv 尽管总动量可能并不守恒 。
是物体运动量大小的量度
z 2 z 1z 4)动量守恒定律比牛顿定律更普遍、更基本,它也适用于高速,微观领域。
z 若研究对象不止一个质点,情况如何?
2z
1z
上t1式说明:哪一个方向的冲量只改变哪一个方
上式说明:哪一个方向的冲量只改变哪一个方向的动量。
1 2 求(1)物体在t=10s
牛顿•米
质点系的动量定理:质点系所受外力的总冲量等于质点系的总动量的增量。
t2
I Fdt
称之为质点系的总动量,则有: 又设 时间内质点总动量由
t1
3)动量守恒定律适用于惯性系。
单位:牛顿.秒 若研究对象不止一个质点,情况如何?

高二物理竞赛课件:动量守恒定律

高二物理竞赛课件:动量守恒定律

3. 动量定理是由牛顿第二定律推得,但物理意义不同 • 牛二定律:在力的作用下,质点动量的瞬时变化规律 • 动量定理:在力的持续作用下,质点动量的持续变化情况
4. 冲量与功;动量定理与动能定理
• 动量定理
t
I F dt t0
时间过程量
mv mv0
状态量
• 动能定理
A
Q P
F
d
r
mv1
mv
v v2 - v1
v
v2
) θv1 Nhomakorabeav v22 v12 2v1v2 cos(180 ) 3v
F
mv
t
F mv 3mv 8.1103 N t t
30
例3 水平台高 y0 , 质量 m 的小球以v0 抛出,有人以v0/2行
走,球落地后重新跳起,到最大高度y0/2 时, 水平速度相对此人静止,求小球与地 碰撞过程地面对小球的垂直冲量,水 平冲量,总冲量。
二、对冲量的几点说明:
1. 冲量描述力的时间积累效应——改变质点的运动状态
2. 冲量是由作用力和时间共同决定,若要使质点运动状态发生 一定变化,若作用力小(大),则作用时间必定长(短)
3. 冲量是矢量。冲量的方向与力的性质有关但不由某个瞬间力 的方向决定,而应根据动量的增量来确定。
4. 合力在一段时间的冲量等于各分力在同一段时间的冲量
件的平均冲击力与重力的比值.
解: 碰撞前后重锤速度 v0 2gh; v 0 z
t
t0 (F mg)dt mv mv0 m 2gh
(F mg)t m 2gh
h
F 1 2h 1 1 0.55
mg
g t
t
F
t
10-1

高二物理竞赛动量守恒定律PPT(课件)

高二物理竞赛动量守恒定律PPT(课件)

3)守 恒条件
当 F ex F
பைடு நூலகம்
合外力为零 F ex
in时,可 略去外力的作用i ,
Fiex 0
近似地认
为系统动量守恒 .
越小,则 越大 .
(2)内力不影响系统总动量
——冲量(力对时间的积分)
(4)物体的动量相对不同的惯性系不同,但动量定律不变
系统总动量不变,但系统内各质点的动量可以改变和相互转移。
二、质点系动量定理
相两加个F1质F点1f12时F2ddpt1ddpt1
F2
dp2
dt
f21 d
dt
dp2 dt ( p1
F1
m1
f12
p2 )
f21
m2F2
系统内质点之间的作用力是
n个质点时 作用力与反作
0
i
Fi
d dt
用力 pi
i

合外力
F
dp
dt
总动量
t
定义:
dp
p0
p p0
I p p0 ——质点动量定理
F
t
Fdt
t0
p
p0
I
t t0
F
d
t
m(v
v0
)
F
t t 牛顿将 物体 动量对时间的变化率 定义为作用在该物体上的力
0
在 一定时
t t0
(3)直角坐标系中的分量形式 即:质点系所受合外力为零时,质点系的总动量保持不变
例如人从高处跳下、飞机与鸟相撞、打桩等碰撞事件中,作用时间很短,冲力很大 .
i
即:质点系所受合外力为零时,质点系的总 动量保持不变 ——系统动量守恒定律

高中物理竞赛 第03章 动量与动量守恒 (2)PPT课件

高中物理竞赛 第03章 动量与动量守恒 (2)PPT课件

6
pxprpecos15303.310-23, py pecos6305.4410-23,
所以,反中微子动量的大小为
p p 2 x p 2 y 6 .4 1 0 2 3k g m /s,
其运动方向与x轴正向的夹角为
y pv
pe
153
arctan
py px
1170.
x pr
7
1.恒力对沿直线运动物体作功
(
t2 t1
Fidt)
Ii
合力的冲量等于各冲 分量 力的矢量和
2.动量
Pmv
1
3质点动量定理
m
v
b v2

F(t)
Fmamdv
a

v1
两边乘dt
dt
动量定理微分形式
F d tm v d d (m v )
两边积分
t1 t2F d tm m v v 1 2d(m v )m v 2m v 1积分形式
A1A2...An 合力的功等于各
4.功率-表示作功的快慢
分力的功的代数和
(1)已知或求t出 时间内的功:
P A t
(2)已知或可求 A的 出函数:
P dA
dt
9
(3) 力的瞬时功率:
P
dA
dt
Fcosds
dt
F cos ds
dt
Fcosv
Fv
二、动能和动能定理
b
A ab a bFcods sa bF ds
5
【例3-4】 一放射性原子核A最初静止,由于辐射出一个电子e和一个反中微子
而衰变为原子核B。通过实验研究,已经测定了衰变后的原子核动量为
pr1.41022kgm /s,电子动量为 pe1.21022kgm /s,两者夹角为

第三章 动量守恒定律和能量守恒定律

第三章 动量守恒定律和能量守恒定律

第三章 动量守恒定律和能量守恒定律3-1 一架以12ms 100.3-⨯的速率水平飞行的飞机,与一只身长为0.20m 、质量为0.50kg 的飞鸟相碰。

设碰撞后飞鸟的尸体与飞机具有同样的速度,而原来飞鸟对于地面的速率很小,可以忽略不计。

估计飞鸟对飞机的冲击力,根据本题的计算结果,你对高速运动的物体与通常情况下不足以引起危害的物体相碰后产生后果的问题有什么体会?解:以飞鸟为研究对象,其初速为0,末速为飞机的速度,由动量定理。

vl t mv t =∆-=∆ ,0F 联立两式可得:N lmv F 521025.2⨯==飞鸟的平均冲力N F F 51025.2'⨯-=-=式中的负号表示飞机受到的冲击力与飞机的运动速度方向相反。

从计算结果可知N F F 51025.2'⨯-=-=大于鸟所受重力的4.5万倍。

可见,冲击力是相当大的。

因此告诉运动的物体与通常情况下不足以引起危险的物体相碰,可能造成严重的后果。

3-2 质量为m 的物体,由水平面上点O 以初速为0v 抛出,0v 与水平面成仰角α。

若不计空气阻力。

求:(1)物体从发射点O 到最高点的过程中,重力的冲量;(2)物体从发射点到落回至同一水平面的过程中,重力的冲量。

解:(1)在垂直方向上,物体m 到达最高点时的动量的变化量是:αsin 01mv P -=∆而重力的冲击力等于物体在垂直方向的动量变化量:ααsin sin 0011mv mv P I -=-=∆=(2)同理,物体从发射点到落回至同一水平面的过程中,重力的冲力等于物体竖直方向上的动量变化量αααsin 2sin sin 1222mv mv mv mv mv P I -=--=-=∆=负号表示冲量的方向向下。

3-3 高空作业时系安全带是非常必要的。

假如一质量为51.0kg 的人,在操作时不慎从高空跌落下来,由于安全带保护,最终使他悬挂起来。

已知此时人离原处的距离为2.0m ,安全带弹性缓冲作用时间为0.50s 。

高考物理 动量守恒定律课件

高考物理 动量守恒定律课件
高中物理中,动能定理和能量守恒定律是核心概念。动能定理描述了物体动能的变化与外力做功的关系,而能量守恒定律则指出在封闭系统中,能量不能创生也不能消失,只能从一种形式转化为另一种形式。然而,本文档主要聚焦于动量的乘积,具有矢量性、瞬时性和相对性。动量守恒定律则表明,在不受外力或所受合外力为零的情况下,相互作用的物体组成的系统总动量保持不变。这一定律在碰撞、反冲、爆炸等物理情境中有广泛应用。同时,文档还强调了动量与能量的区别,以及动量守恒定律的不同表达形式和含义。在解题过程中,需要明确初末状态,找出状态参量,列方程求解。尽管文档未直接涉及动能定理的详细讨论,但通过动量与能量的比较,可以间接加深对动能定理的理解。
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z
F mrv
b
一物体在变力作用下从a运动到b,在某一位置
物体受力为
v F
,发生一段位移drv,称为元位移.
dr
F
则力在这段元位移上对物体所作的功称为元
功,d用W
表示,即:
dWv
v F
drv
a
y
则从a到b过程中,变力 F
的功为:
bv
W dW a F
drv
x
v ①.若 F为恒力,

W
b

质量为m=1.0kg的物体在
v F
(2t
t
2
v )i
N的力作用
下运动,t=0, r1 0.求t=2s, r2 ?
解: 根据动量定理有:
v I
v P2
v P1
v P2
mr2
r2
v
I
t2
v Fdt
2
(2t
t
2
)
v idt
20
v i
t1
0
3
所以:
vv2
20 3
v i
问题:如果
vv1
v 2i
v 3j
说 增量方向相同,而和外力的方向未必相同.

②.动量定理的分量式:
Ix
t2 t1
Fx (t)dt
m2x
m1x
I y Iz
t2 tt12 t1
Fy (t)dt Fz (t)dt
m2y m2z
m1y m1z
x方向的冲量为 x方向的动量的增量
③.用动量定理处理碰撞和打击问题十分简单.
④.动量定理可处理变质量问题(如火箭飞行).
o
以及地面对链条的支持力N′,所以系
统所受的合外力为mg-N′,由牛顿第
x
二定律,有:
L
mg N ' mg ( m v2 mx g)
N'
LL
N ' m v2 mx g 3mgx
LL
L
x
mg
由牛顿第三定律知,链条对地面的作用力N与N′大
小相等方向相反.
例 一质量为m,长为L,密度均匀的柔
o
mgx/L,由牛顿第二定律,有:
还有什么
F m xg m v2
L
L
F m v2 m xg 方法? LL
3.2 动量守恒定律
3.2.1 内容
v 若 F合外力 0
t2 t1
v F合外力dt
,则有:
n miri n miri0
i 1
vi1 n
P=
miri
恒矢量
i1
当系统所受外力的矢量和为零时,系统的动量的增量为零,即系
drv)
Wi
即合力对质点所作的功,等于每个分力所作的功的代数和.
4.说明
W
dW
b
v F
drv
b
Fdr cos
a
a
①功是标量,只有大小没有方向,但有正负
φ<π/2,元功dW>0,力对物体作正功;
φ=π/2,元功dW=0,力对物体不作功;
φ>π/2,元功dW<0,力对物体作负功,或物体克服该力作功.
)
(m1v10
m2 v20
)
即:由两个质点组成的质点系,其所受合外力的冲量等于系
统总动量的增量.
2.多个质点的情况
t2
t1
n i 1
v Fi外
t2
dt+
t1
n i 1
v Fi内
dt
n i 1
miri
n i 1
miri0
nv
Fi内 0
i0
v t2
F合外力dt
n
m 质点系的动量定理
1.两个质点的情况
t2
t1
(F1
F12 )dt
m1v1
m1v10
t2
t1
(F2
F21 )dt
m2 v2
m2 v20
质点系
F1
F12
m1
F2
F21
m2
因为内力 F12 F21 0,故
t2
t1
(F1
F2 )dt
(m1v1
m2 v2
统的总动量保持不变——动量守恒定律
说明
①.守恒的条件:系统不受外力或所受外力 的矢量和为零;
②.守恒的意义:动量守恒是指系统总动量的矢量和在任意时 刻保持恒定,系统内各质点的动量可以相互转化;
v
③. Fi 0,但若在某个方向上合外力为零,则总动量不守
恒,但该方向动量守恒; ④.爆炸、碰撞过程中,忽略重力,可用动量守恒求近似解; ⑤.表达式中各个物理量应为同一惯性系所观测; 动量守恒定律是自然界最普遍、最基本的定律之一,不仅适用于宏观物
n
miri0
vvv I=P-P0
即质点系所受t1 合外力的i1冲量等i于1 系统总动量的增
量——质点系的动量定理
说明
①. 分量式为: ②.适用于惯性系.
I x=Px-Px0 I y=Py-Py 0 I z=Pz-Pz 0
③.系统内力会改变系统内的动量分布,但不改变系统 的总动量,只有外力才对系统的动量有贡献.
任一时刻作用于地面的压力.
L
x
解:建立如图所示坐标系,设链条下
落高度为x时,其对地面的作用力为N,
此时链条的动量为:
p(t) m (L x)v mv m xv
x
链条的动L量随时间的变化率(L速度为变量)为 :
dp(t) mg ( m v2 mx g)
dt
LL
作用在整个链条的外力,有重力mg,
v P
t1
mr
r2 r1
mdr
mr2
mr1
单位: kg m / s
方向: 速度方向
2)冲量
v I
t2
v Fdt
t1
单位: N s 方向:
讨论:冲 量的方向
讨论:冲量的方向?
I
t2
Fdt
t1
①.若
F为恒力,
则I
F (t,2 即t1 )与
同I向.
F
②.若 F大小变化,方向不变,则
I
间很短,忽略重力影响.则根据动量定理有:Iv mr2 mr1
取如图所示的直角坐标系,则上式的分量形式为:
Ix m2x m1x m2 cos30o m1 cos135o 0.061N s I y m2y m1y m2 sin 3v0o mv1 covs 45o 0.v007N s v 所以乒乓球得到的冲量为: I Ixi I y j 0.061i 0.007 j
t2F (t ) n dt
t1
(
t2F (t ) dt ) n
t1
F (t2
t1 ) n
F(t)
积分中值定理
F
F (t2 t1 )
即 I与
仍F同向.其t1 中
t 为F平均冲力,其t2方向与
同向I.
③.若
F为变力,则冲量与外力的方向一般不同.
I
t2
Fdt
两边微分
dI Fdt
t1
P2
初始速度 vg0 vb0 0 mb 2mg 则
推开后速度 vg 2vb
推开前后系统动量不变
且方向p相反 p则0
pp0
0 0
④动量定理常应用于碰撞问题
F
t2 t1
Fdt
mv2
mv1
t2 t1
t2 t1
注意 在 p一定时 t
越小,则
v F
越大 .
例如人从高处跳下、飞机与
鸟相撞、打桩等碰撞事件中,
第3章 动量守恒定律和 能量守恒定律
本章内容
3.1 质点和质点系的动量定理 3.2 动量守恒定律 3.3 动能定理 3.4 保守力与非保守力 势能 3.5 功能原理 机械能守恒定律 3.6 能量守恒定律 3.7 碰撞 3.8 质心 质心运动定律 3.9 质点的角动量定理和角动量守恒定律
v F
mav
(2)设挡板对球的平均冲力为
Fv,由:
v I
v F (t2
t1 )
则有挡板对球的平均冲力为:
v F
v I
v 0.061i
0.007
v j
v 6.1i
v 0.7 j
(t2 t1)
0.01
v
v
F板球 F球板
问题:乒乓球 对挡板的冲量 是多少?
I
t2 t1
v F板球dt
t2 t1
v F球板dt
F
x
软链条.将其卷成一堆放在地面上.若
v
x
手握链条的一端,以匀速v 将其上提.
当绳端提离地面的高度为x 时,求手
的提力.
o
解:取地面为惯性参考系,地面上一点为坐标原点O,竖直
向上为x轴.以整个链条为一系统(质点系).设在时刻t,链 条一端距原点的高度为x,其速率为v,由于在地面部分的 链条的速度为零,故在在时刻t,链条的动量为
比如一只0.45千克的鸟,撞在 速度为每小时960千米的飞机 上,那就要产生21.6万牛顿的 力,产生的冲击力比炮弹的 冲击力还要大.所以浑身是肉 的鸟儿也能变成击落飞机的 “炮弹”.
2.质点的动量定理
vv v v I P2 P1 P
物体所受合外力的冲量,等于物体动量的增量—动量定理.
①.冲量是合外力的冲量.它是个矢量,其方向与动量的
体,也适用于微观物体;在牛顿定律不成立的领域仍然成立.
3.2.2 用动量守恒定律解题的步骤: 1.选好系统,分析要研究的物理过程; 2.进行受力分析,判断守恒条件; 3.确定系统的初动量与末动量; 4.建立坐标系,列方程求解; 5.必要时进行讨论.
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