_动量与动能的比较教学_动量与动能的比较教学
第30卷第2期2007年4月内蒙古林业调查设计
InnerMongoliaForestryInvestigationandDesignvo.l30.No.2Apri.l2007
文章编号:1006-6993(2007)02-0075-04
动量与动能的比较教学
贾玉华
(内蒙古扎兰屯林业学校,扎兰屯 162650)
摘 要:正确理解动量和动能的概念以及它们之间的联系和区别,正确运用动量定理和动能定理解决力学问
题,机械能守恒定律的应用。能准确地选择所需的定理或定律解决实际问题。
关键词:动量;动能;动量定理;动能定理;机械能守恒定律。中图分类号:G633.7 文献标识码:B 动量和动能是力学中比较重要的概念,也是力学中的难点。这样就可能造成部分学生对动量和动能的概念在认识上模糊不清,对二者的异同发生混淆;不能真正掌握动量定理、动能定理、动量守恒和机械能守恒定律等问题。下面我们不妨用比较法来加以说明。
我们引导学生找出动量和动能的共同点和区别。共同点:动量和动能都是用来量度机械运动的物理量;其大小都与物体的质量和运动速度有关;两物理量的变化规律可从牛顿运动定律和运动学公式的结合推导出来;其区别是:动量是矢量,它的大小与速度的一次方成正比,动量的变化与外力的冲量相等,动量的变化决定了物体反抗阻力能够运动多长时间,动能是标量,它的大小与速度的二次方成正比,动能的变化与外力的功相等,动能的变化决定了物体克服阻力能够运动多远。
由此可见动量和动能有本质上的区别:它们遵循的变化规律不同,并各从不同的角度来描述物体的机械运动。有了以上清楚的认识,接下来用实例来加以比较说明。
物体在外力作用下,经过一段时间,会使物体的运动状态发生变化,并可用动量(mv)的变化量来表示这一变化。在一段时间内物体动量的变化也等于物体在这段时间内所受外力的冲量,这就是动量定理。即:Ft=mv-mv
例1 质量m=20g,速度v=200m/s的子弹射入木板,经时间t=0..01s后停下。求木板对子弹的平均冲力。
解:以子弹为研究对象,设子弹运动方向为正方向。根据动量定理,子弹所受的平均冲力为F:
收稿日期:2006-11-03
:(),男(),,讲师.
'
F=
mv2-mv1
=-400Nt
其中负号表示子弹所受到的平均冲力的方向与所规定的正方向相反。这个力的冲量使子弹的动量从最大4Kgm/s变化至0。根据牛顿第三定律知,子弹受到的平均冲力是:F=400N.
如果物体在外力作用下通过一段距离(也就是外力对物体作了功),此时物体的运动状态也发生了变化,这一变化可以由动能(
2
mv)的变化来表2
示。物体动能的变化等于合外力做的功,这就是动能定理。
即:Fs=
22mv2-mv1
22
例2 质量为m=10g的子弹以v1=300m/s的水平速度穿过一厚1cm的钢板后速度减为v2=
100m/s。求子弹受到的平均阻力。
解:同样以子弹为研究对象,阻力对子弹做负功。根据动能定理:
121212
-fs=mv2-mv1 即:f=m(v2-222v2)=-40000N
下面我们再来比较动量守恒定律和机械能守恒定律的关系。/动量0的特殊意义还在于,当两个物体发生相互作用时,动量可以传递,而系统动量变化的规律,遵循动量守恒定律。它的条件是系统不受外力或所受外力的合力为0。动量守恒定律的表达式是:
m1v1+m2v2=m1v1+m2v2
运用动量守恒定律解题时,要
'
'
2
(下转第77页)
第2期 李树森:对扑救免渡河/5#250特大雷击森林火灾的几点思考77
军、武警战士、机关干部和企业职工;火场既有地方林业局施业区,又有内蒙古大兴安岭林管局施业区;指挥机构也发展为多元化。各级、各部队、各地方林业专业扑火队和有关参战人员上下联动,不怕疲劳,连续作战,坚持/指挥以地方政府为主,扑火以专业队伍为主0,打边线、保重点、灭明火、防复燃、抓主攻、早合围,做到了忙而不乱、有序有效。在扑火部署上,把最具战斗力的武警森林部队官兵、地方专业扑火队部署到火场一线,地方半专业扑火队和地方干部职工等负责看守并清理火场,做到了扑灭一块、守住一块,有效地提高了扑火效率和扑火质量,形成了集中优势兵力打歼灭战、军地联手合力扑救森林火灾的格局。特别是在白天风力较大、温度较高的形势下,多次成功封堵火头,开辟了白天打大火的先例。
4 保障防火道路与通信畅通是成功扑灭火灾的坚实基础
林区交通条件差,路网密度低,有利于人为火源的管理,但对于火灾的扑救非常不利。特别是林区现有的防火道路桥涵多为木质结构,火场大部分木¹动量是矢量,列方程
时要注意各物理量的正负号问题。º速度的相对性。动量守恒方程式中的所有速度都必须相对于同一参考系。»在特殊情况下如果系统在某一方向上所受的合外力为0,则系统就在这个方向上动量是守恒的。
例3 火箭炮身的总质量是M=2000Kg,炮弹的质量是m=5Kg,如果水平发射时炮身向反方向运动的速度是v=1.0m/s,求炮弹的射出速度是多少?
解:设炮弹的射出速度为v/,炮弹和炮身组成的系统所受的合外力为0,则系统的动量守恒,以地面为参照物,设炮弹射出的方向为正方向,根据动量守恒定律,解得v'=400m/s.
/动能0这个物理量其意义在于,当研究机械运动和其它运动形式发生相互转化时,机械运动的量
(上接第75页)注意以下三点:
质桥涵都被烧毁,造成物资和兵力运输中断。同时,林区人员稀少,商业回报率低,移动、联通等无线通讯不能普及,防火通讯主要依赖超短波,存在有很多死角和盲区,特别缺少中继、终端设备,现有通讯设备老化,通讯效果下降,影响了扑火信息传递工作。为保障扑火工作需要,有关部门和队伍连夜抢修道路、桥涵,调用先进的通信设施和设备,保证了后续扑火队伍的快速运兵和扑火工作的顺利运转,为成功扑灭火灾奠定了坚实的基础。同时,提醒我们在今后的基础建设工作中,要把防火道路、桥涵、通信系统等建设作为重中之重,尽快加以解决落实。5 运用高新技术和重型装备是成功扑灭火灾的重要保障
这次火灾扑救过程中,充分运用了航空护林飞机开展机降、索降和吊桶、吊挂、化学灭火等作业,利用移动航站就近指挥调度飞机,快速侦察火场,快速开展灭火工作,结合坦克、装甲车、水枪、高压水泵等重型灭火装备,有效控制了火灾发展态势,为扑火工作提供了有力的保障。
度必须用-动能.来表示。而系统机械能的变化规律,遵循机械能守恒定律。其条件是:只有系统内部的重力和弹力做功,其它内力和外力都不做功。此时系统的动能和势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。即机械能定恒定律。
当两个物体发生相互作用,可能是动量守、机械能守恒,如两个刚体发生碰撞。也有可能是动量守恒,机械能不守恒。如:两个物体发生非弹性碰撞。也有可能是动量不守恒、而机械能守恒,例如:当木块从光滑的斜面顶端到底端的过程,这就要具体分析看符合什么条件。
我们可以通过以上的比较,使学生对动量和动能、动量定理和动能定理、动量守恒定律和机械能守恒定律有一个深刻的理解和认识。为学好力学知识打下良好的基础。
(上接第57页)实现保护区管理的科学化、制度化,保
护好胡杨林生态系统及各类野生动植物资源。
我相信,通过采取一系列的保护、管理、开发、建设措施,加强领导,狠抓落实,实现保护区的有效管绿洲必将会重现昔日的生机!国家级自然保护区必将能够发挥其在保护生物多样性、维护生态安全、促进生态文明、实现可持续发展和构建和谐社会中的重要作用!