物体相互作用初探.doc

《物体相互作用初探.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、物体相互作用初探一、教法建议抛砖引玉动量的概念最早是由伽里略提出的，他在研究用锤子的打击效果时，认识到其作用的效果是与锤子的重量和它的运动速度有关。牛顿在伽里略研究的基础上进行了深入的研究，并明确地提出了动量的定义：“运动的量是用它的速度和质量一起来量度的。”同时还总结出了动量变化定量，即牛顿在“自然哲学的数学原理”上对定律Ⅱ的叙述：“运动的变化跟所加的外力成正比，而且是在外力作用的直线的方向上发生的”。其数学表达式为=F这是牛顿第二定律的另一种表达形式，其中是动量对时间的微分，所以我们可以看到，动量的概念是与牛顿定律密不可分的，实际上牛顿第二定律以定量的形式揭示出在物体的相互作用中

2、，正是动量这个物理量反映着物体运动变化的客观情况。牛顿第二定律=F所表现的只是运动的原因（力）和结果（动量变化）之间的瞬间关系。然而，物体运动的变化，需要一个过程。显然，这过程中物体运动状态的变化是通过一段时间实现的。如果需考察力在一段时间内的积累效应时，则可由上式得出d(mv)=f·dt解这个微分方程可得：△mv=f·△t所以可看出，动量的变化表现了力的时间积累效应，这就是动量定理。动量与冲量f△t密切联系着，动量决定了物体反抗阻力能运动多久。在上述基础上，利用牛顿第三定律进一步研究在相互作用的诸物体所构成的系统中各物体间的动量传递的规律即动量守恒定律。既然有关动量的诸概念与牛顿定

3、律的密切联系，所以在介绍完牛顿定律后，建议有基础的学校可以把有关知识适当引深，打下一个研究物体相互作用的初步的基础。所以在研究本单元的知识时，可以通过一些生活的实例或简单的实验，使学生理解以下几点：1.要理解从力和速度扩展到冲量和动量的必要性和它们之间的区别。2.要特别注意冲量、动量、动量定理和动量守恒定律的矢量性。3.要逐步建立起力的作用效果（即动量的变化）是力的作用在时间上积累所造成的这一理念。指点迷津1.动量和冲量本单元内容是动力学的继续和深入。动力学的核心是牛顿第二定律，其一种形式是F=ma，它是研究力的瞬时效果的，即一定质量某物体在受到一定力的作用瞬间产生的加速度。牛顿第二

4、定律的另一种形式：F=（其中=a），该式变形为fΔt=Δmv，它可以研究物体受到持续力的作用下，所能引起物体运动状态改变的积累效果。式中：mv称为动量用P表示动量，ΔP代表动量的变化量，即mvt-mv0那么动量（mv）的物理意义怎么去理解呢？例如一列满载货物的列车高速在平直轨道上行驶，人们要想让它迅速停下来，是办不到的，因为列车质量太大了，运动速度太快了，有不可阻挡之势。而骑自行车的人，当他遇到危险而做紧急刹车时，他就能比较迅速地停下。和列车比较，自行车和人的质量和速度都比列车小很多。所以为了研究类似的总是，我们都用质量与速度的乘积表示物体运动的量，显然列车运动的量比自行车运动的量大

5、得多。从上面例子中可看出：一个物体在某时刻的mv，反映了这个物体在该时刻运动的量的大小，即mv的值是物体运动的量的量度，故取名动量。把牛顿第二定律的表达式F=变形，中得：F·Δt=Δmv，我们把F·Δt称做冲量，冲量即表明了力在时间上积累效应大小的物体量。它表明了：要实现一个物体的运动状态的特定的变化，要想省力就必然多费时间，要是用大力也就可以省时间，就是说引起一物体的运动状态变化的因素有两个，即它受到的合外力和力的作用时间两个因素。你可以做一个简单的实验来帮助你理解上面的叙述：用两个鸡蛋，都从20cm高处自由落下，一个落在厚棉垫上，一个落在玻璃杯中，前者没破，后者就破了。都是从20

6、cm高处落下，二者动量变化相同，落在厚棉垫上，作用时间长，则作用力就小，而落在玻璃杯中作用时间短，其作用力就大。1.动量定理从上面的实验中可看到：由于棉垫的作用，延长了鸡蛋的动量从最大减小到零的时间。因而，鸡蛋所承受的力相应减小，所以鸡蛋未撞碎。显而易见，力的冲量和物体动量的变化间存在着一定的关系。这个关系就是：F·t=mvt-mv0该式表明：物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化。也可说成物体动量的变化是由于合外力作用在时间上的积累效应。上面公式就是动量定理，该式是一个矢量式，它表明了，合外力的冲量是物体动量发生改变的原因，并且合外力的冲量决定了物体动量变化的大小和方向。我们可以利

7、用动量定理解释一些实际应用的例子：（1）为什么常在包装箱内填充一些纸屑、泡沫塑料等松软的填充物？这可以从物体动量发生一定的变化时，作用时间越长，作用力则越小来解释。（2）为什么工厂中，机器底座质量很大，并用地脚螺丝固定在与地面连接的钢筋水泥的机座上？这实际上可以从另一角度利用动量定理来解释：在一定冲量作用下，质量越大的物体，其速度变化越小。利用动量定理解题的思路：（1）选好研究对象，画草图；（2）分析物体受作用瞬间所受力（3）选取坐标；（4）分析物体受作用