动量 冲量 动量定理一、动量（一、动量（p p）1.定义：p=mv有大小和方向，是矢量.单位：kgms-1.2.物理意义：描述物体机械运动状态的物理量.3.动量变化：运算应用平行四边形定则.如果运动变化 在同一直线，那么选定一个正方向，动量变化运算便简化为代数运算：p=p2-p1=mv2-mv1.二、冲量（二、冲量（I I） 1.定义：I=Ft有大小和方向，是矢量.单位：Ns. 2.物理意义：描述力在某段时间内积累效应的物理量，是过程量. 3.冲量的计算：恒力的冲量可用I=Ft计算.变力指大小和方向改变的力、冲量不能用Ft计算.一般是根据动量定理，用动量改变量P来计算. 4.冲量是指某个力而言，计算某一个力冲量与其他力无关.而求对一个物体的冲量一般指的是合外力冲量.三、动量定理三、动量定理 1.定理内容：物体所受合外力的冲量等于它动量的变化的表达式：Ft=mv-mv. 2.动量定理是根据牛顿第二定律F=ma、运动学公式v=v0+at和力F是恒定的情况下推导出来的.因此能用牛顿第二定律和运动学公式能解的恒力问题，凡不涉及加速度和位移的，用动量定理求解较为方便.同时要注意的是，动量定理也适用于随时间变化的变力问题. 3.牛顿第二定律的动量表达式为F=(p-p)/t，要用其解释一些生活中现象.(如玻璃杯落在水泥地摔碎而落在地毯上无事) 4.应用动量定理解题的步骤： （1）选取研究对象； （2）确定所研究的物理过程及初、末状态； （3）分析研究过程中物体的受力情况； （4）根据动量定理形式，规定正方向； （5）解方程、统一单位、求解.【例1】如图5-1-1所示，质量为2kg的物体沿倾角为30高为h=5m的光滑斜面由静止从顶端下滑到底端的过程中，求：（1）重力的冲量；（2）支持力的冲量；（3）合外力的冲量.(g=10m/s2)【解析】求某个力的冲量时，只有恒力才能用公式I=Ft，而对于变力一般用动量定理求解，此题物体下滑过程中各力均为恒力，所以只要求出力作用时间便可用I=Ft求解. 由牛顿第二定律F=ma得 下滑的加速度a=gsin=5m/s2.由s=(1/2)at2得下滑时间，所以重力的冲量IG=mgt=2102=40Ns.支持力的冲量IF=Ft=mgcos30t=20 Ns，合外力的冲量IF合=F合t=mgsin30t=20Ns.【点评】某个力的冲量与合外力的冲量要注意区分.如5-1-2图，物重10N，放在桌面上静止不动，经历时间10秒钟，重力的冲量不是0而是IG=Gt=1010=100Ns.【例2】如图5-1-3把重物G压在纸带上，用一水平力缓缓拉动纸带，重物跟着一起运动；若迅速拉动纸带，纸带将会从重物下面抽出，解释这些现象的正确说法( )A.在缓缓拉动纸带时，重物和纸带间的摩擦力大B.在迅速拉动时，纸带给重物的摩擦力小C.在缓缓拉动时，纸带给重物的冲量可能大D.在迅速拉动时，纸带给重物的冲量可能小CD【解析】在缓缓拉动时，两物体之间的作用力是静摩擦力；在迅速拉动时，它们之间的作用力是滑动摩擦力.由于滑动摩擦力f=N(是动摩擦因数)，而最大静摩擦力fm=mN(m是静摩擦系数)且= m.一般情况下可以认为f=fm即滑动摩擦力f近似等于最大静摩擦力fm.因此，一般情况是：缓拉，摩擦力小；快拉，摩擦力大，故判断A、B都错. 缓拉纸带时，摩擦力虽小些，但作用时间可以很长，故重物获得的冲量，即动量的改变量可以很大，所以能把重物带动；快拉时，摩擦力虽大些，但作用时间很短，故冲量小，所以重物动量的改变量小.因此答案C、D正确.【例3】某消防队员从一平台上跳下，下落2m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5m.在着地过程中，对他双脚的平均作用力估计为( ) A.自身所受重力的2倍 B.自身所受重力的5倍 C.自身所受重力的8倍 D.自身所受重力的10倍B【解析】本题问题情景清晰，是一道应用动量定量解释物理现象的好题.为了使得从高处跳下时减少地面对双腿的冲击力，应减少h跳下前的高度；增大h双脚弯曲时重心下移的距离.即不宜笔直跳下，应先蹲下后再跳，着地时应尽可能向下弯曲身体，增大重心下降的距离.实际操作中，还有很多方法可以缓冲地面的作用力.如先使前脚掌触地等.也可同样运用动量定理解释.对本题分析如下：下落2m双脚刚着地时的速度为v= .触地后，速度从v减为0的时间可以认为等于双腿弯曲又使重心下移 h=0.5m所需时间.在估算过程中，可把地面对他双脚的力简化为一个恒力，故重心下降过程可视为匀减速过程.从而有:t= h/v平均=h/(v/2)=2h/v.在触地过程中，有（N-mg）t=mv，即N=mg+mv/t=mg+mv/(2h/v) =mg+mv2/2h, =mg+mgh/h=5mg. 因此答案B正确.【点评】题中的（N-mg）t=mv,许多同学在独立做题时容易做成Nt=mv而得出N=4mg的错误结论.【例5】据报载：1962年，一架“子爵号”客机，在美国伊利奥特市上空与一只天鹅相撞，客机坠毁，十七人丧生，1980年，一架英国“鸽式”战斗机在威夫士地区上空与一只秃鹰相撞，飞机坠毁，飞行员弹射逃生.小小的飞禽何以能撞毁飞机这样的庞然大物？下面我们通过简要计算来说明这一问题.【解析】设鸟的质量m=1.0kg，鸟的身长L=15cm（除去毛），鸟与飞机相撞面积S=0.01m2，相撞前鸟的速度约为0（因远小于飞机速度），相撞后其速度与飞机相同.飞机飞行速度v=600m/s（现代超音速飞机的飞行速度是声速的二到三倍），因飞机质量M m,故相撞过程中飞机速度不变，因此，撞击时间t=L/v=0.15/600s=2.510-4s. 取鸟为研究对象，因撞击时间极短，因此可认为撞击时间内，鸟受到飞机对它的撞击力为F.根据动量定理可得： Ft=mv1-mv0 F=(mv1-mv0)/t=1.0600/2.510-4N=2.4106N. 这里所求出的撞击力F，实际上只是撞击时间内的平均值，可近似认为撞击力的峰值Fm=2F=4.8106N. 根据牛顿第三定律可知，鸟与飞机相撞时，飞机所受的最大撞击力亦为4.8106N，这样巨大的撞击力对撞击表面产生的压强P=F/S=4.8106/0.01=4.8108Pa，这样巨大的压强造成机毁鸟亡的结果是不稀奇的.