理论力学动量定理和动量矩定理

理论力学第三篇 动力学第10章 动量定理 章

第10章 动量定理 章从本章开始研究适用于质点系的动力学普遍定理， 从本章开始研究适用于质点系的动力学普遍定理， 质点系的动力学普遍定理 即动量定理、动量矩定理和动能定理。 即动量定理、动量矩定理和动能定理。在大学物理中 质点的动力学普遍定理。 我们已研究过质点的动力学普遍定理 我们已研究过质点的动力学普遍定理。 质点系动力学普遍定理， 质点系动力学普遍定理，建立了度量质点系整体运 动状态的物理量(质点系的动量、动量矩和动能) 动状态的物理量(质点系的动量、动量矩和动能)与 其上作用的力系特征量(主矢、主矩) 其上作用的力系特征量(主矢、主矩)和功之间的关 每个定理都具有明显的物理意义。 系，每个定理都具有明显的物理意义。 与物理学相比，本章着重讲述定理在工程中的应用。 与物理学相比，本章着重讲述定理在工程中的应用。

第10章 动量定理 章

几个有意义的实际问题 动量定理与动量守恒 质心运动定理 应用举例

几个有意义的实际问题

地面拔河与太空拔河， 地面拔河与太空拔河，谁胜谁负

?

几个有意义的实际问题

偏心转子电动机工作时为什么会左右运动？ 偏心转子电动机工作时为什么会左右运动？ 这种运动有什么规律？ 这种运动

理论力学第三篇 动力学第10章 动量定理 章

第10章 动量定理 章从本章开始研究适用于质点系的动力学普遍定理， 从本章开始研究适用于质点系的动力学普遍定理， 质点系的动力学普遍定理 即动量定理、动量矩定理和动能定理。 即动量定理、动量矩定理和动能定理。在大学物理中 质点的动力学普遍定理。 我们已研究过质点的动力学普遍定理 我们已研究过质点的动力学普遍定理。 质点系动力学普遍定理， 质点系动力学普遍定理，建立了度量质点系整体运 动状态的物理量(质点系的动量、动量矩和动能) 动状态的物理量(质点系的动量、动量矩和动能)与 其上作用的力系特征量(主矢、主矩) 其上作用的力系特征量(主矢、主矩)和功之间的关 每个定理都具有明显的物理意义。 系，每个定理都具有明显的物理意义。 与物理学相比，本章着重讲述定理在工程中的应用。 与物理学相比，本章着重讲述定理在工程中的应用。

第10章 动量定理 章

几个有意义的实际问题 动量定理与动量守恒 质心运动定理 应用举例

几个有意义的实际问题

地面拔河与太空拔河， 地面拔河与太空拔河，谁胜谁负

?

几个有意义的实际问题

偏心转子电动机工作时为什么会左右运动？ 偏心转子电动机工作时为什么会左右运动？ 这种运动有什么规律？ 这种运动

理论力学

第10章 动量矩定理§10.1 §10.2 §10.3 §10.4 §10.5 基本知识 质点和质点系的动量矩定理 定轴转动刚体的动力学 质点系的相对运动动量矩定理 刚体平面运动动力学

理论力学

§10-1 基本知识一. 转动惯量(定义)

J Z mi ri 2

zo x

ri

mi

JZ

M

y

r dm

理论力学

1. 匀质圆盘对中心的转动惯量 (R,M)

JZ r d m2 M

M d m 2 2 r d r RJz R 0

1 M r 2 r d r MR 2 R 22

匀质圆环： z MR J

2

理论力学

2. 匀质细直杆的转动惯量

1 J z1 ML2 3

z1

JZ r d m2

C

1 2 Jz ML 12

M dm dx L

M

X

dx

J z1

L

0

M x dx L2

1 2 ML 3

理论力学

3. 用回转半径表示转动惯量:

J Z mi ri2

2

J Z r dmz1J z1 1 ML2 3

M 1 ML2 12

2

相对于z(质心)的回转半径1 m ml 2 122

1 l 12

Jz

相对于z1的回转半径

思 考 题

11-1 质点系的动量按下式计算：

???K??mv??Mvc

质点系的动量矩可否按下式计算？

??Lz??mz?mv??mz?Mvc?

11-2 人坐在转椅上，双脚离地，是否可用双手将转椅转动？ 为什么？

11-3 图示两轮的转动惯量相同。在图（a）中绳的一端受拉力G，在图（b）中绳的一端挂一重物，重量也等于G。问两轮的角加速度是否相同？为什么？

11-4 问在什么条件下，图示定滑轮（设为匀质圆盘）两侧绳索的拉力大小才能相等？

Ⅰ Ⅱ O G

(a) (b) 思考题 11-3 图

z G A M1 B M2

思考题 11-4 图

z? M1 I

2l3II l 思考题 11-5 图 思考题 11-6 图

11-5 如图所示的传动系统中，轮1的角加速度按下式计算对吗？

?1?M1

J1?J2'11-6 如图示，已知Jz?Ml2/3，按下列公式计算Jz对吗？

192

7?2?I?Ml2 z?Iz?M?l??9?3?211-7 质量为M的均质圆盘，平放在光滑的水平面上，其受力情况如图所示。试说明圆盘将如何运动？设开始时，圆盘静止，图中r

第9章 动量矩定理及其应用

9－1 计算下列情形下系统的动量矩。

1. 圆盘以ω的角速度绕O轴转动，质量为m的小球M可沿圆盘的径向凹槽运动，图示瞬时小球以相对于圆盘的速度vr运动到OM = s处（图a）；求小球对O点的动量矩。

2. 图示质量为m的偏心轮在水平面上作平面运动。轮心为A，质心为C，且AC = e；轮子半径为R，对轮心A的转动惯量为JA；C、A、B三点在同一铅垂线上（图b）。（1）当轮子只滚不滑时，若vA已知，求轮子的动量和对B点的动量矩；（2）当轮子又滚又滑时，若vA、ω已知，求轮子的动量和对B点的动量矩。 解：1、LO?m?s（逆） 2、（1）

p?mvC?m(vA??e)?mvA(1?LB?mvC(R?e)?JC??mv(R?e)A22vr ω M O ω A B C R vA eR)（逆） 2R?(JA?me)vAR

(a) (b)

习题9－1图

（2）p?mvC?m(vA??e)

LB?mvC(R?e)?JC??m(vA??e)(R?e)?(JA?me2)??m(R?e)vA?(JA?meR)?

9－2 图示系统中，已知鼓轮以ω的角速度绕O轴转动，其大、小半径分别

16.2动量定理

【教学目标】

1．理解和掌握动量的概念，并能正确计算一维空间内物体动量的变化。

2．理解和掌握冲量的概念，强调冲量的矢量性。

3．学习动量定理，会用动量定理解释有关现象和处理有关问题。

【教学重点、难点】

1．物体动量的变化方向。

2．用动量定理解释有关现象和处理有关问题。

【教学过程】

1.动量（momentum）

（1）简要介绍动量的发展史：

最早提出动量概念的是法国科学家笛卡儿，十七世纪，以笛卡儿为代表的西欧的哲学家们提出了这样一种观点：若找到一个适当的物理量来描述，运动的总量是守恒的。这就是运动不灭的思想。

他继承伽利略说法，定义质量和速率的乘积为动量。笛卡儿认为，这是量度运动的唯一正确的物理量。他的观点的缺陷，在于忽略了动量的方向性。 1668年，荷兰物理学家惠更斯在《关于碰撞对物体运动的影响》的论文中，明确指出了动量的方向性和守恒性。

牛顿把笛卡儿的定义做了修正，明确的用质量和速度的乘积来定义动量。科学前辈们就是在追寻不变量的努力中，逐渐建立了动量的概念，发现了动量守恒定律。

（2）动量：

定义:物体的质量与速度的乘积，用符号P表示，记为 = 。 单位：国际单位制中是kg·m/s，读作“千克米每秒”。

理解要点：

① .矢量性

冲量和动量、动量定理 教案示例

一、教学目标

1．理解和掌握冲量的概念，强调冲量的矢量性。

2．理解和掌握动量的概念，强调动量的矢量性，并能正确计算—维空间内物体动量的变化。

3．学习动量定理，理解和掌握冲量和动量改变的关系。

二、重点、难点分析

有了力、时间、质量和速度的概念，为什么还要引入冲量和动量的概念？理解冲量、动量的概念。理解动量定理的内容和数学表达式。

冲量和动量都是矢量，使用这两个物理量时要注意方向性。

三、主要教学过程

（一）引入新课

力是物体对物体的作用。力F对物体作用一段时间t，力F和所用时间t的乘积有什么物理意义？

质量是物体惯性的量度，是物体内在的属性。速度是物体运动的外部特征。物体的质量与它运动速度的乘积有什么物理意义？

这就是我们要讲的冲量和动量。

四、教学过程设计

1．冲量

力是产生加速度的原因。如果有恒力F，作用在质量为m、静止的物体上，经过时间t，会产生什么效果呢？由Ft=mat=mv看出，力与时间的乘积Ft越大，静止的物体获得的速度v就越大； Ft越小，物体的速度就越小。

由公式看出，如果要使静止的物体获得一定的速度v，力大，所用时间就短；力小，所用时间就长一些。

力和时间的乘积在改变物体运动状态方面，具有一定的物理意义。 明确：力F和力

第9章 动量矩定理及其应用

9－1 计算下列情形下系统的动量矩。

1. 圆盘以ω的角速度绕O轴转动，质量为m的小球M可沿圆盘的径向凹槽运动，图示瞬时小球以相对于圆盘的速度vr运动到OM = s处（图a）；求小球对O点的动量矩。

2. 图示质量为m的偏心轮在水平面上作平面运动。轮心为A，质心为C，且AC = e；轮子半径为R，对轮心A的转动惯量为JA；C、A、B三点在同一铅垂线上（图b）。（1）当轮子只滚不滑时，若vA已知，求轮子的动量和对B点的动量矩；（2）当轮子又滚又滑时，若vA、ω已知，求轮子的动量和对B点的动量矩。 解：1、LO?m?s（逆） 2、（1）

p?mvC?m(vA??e)?mvA(1?LB?mvC(R?e)?JC??mv(R?e)A22vr ω M O ω A B C R vA eR)（逆） 2R?(JA?me)vAR

(a) (b)

习题9－1图

（2）p?mvC?m(vA??e)

LB?mvC(R?e)?JC??m(vA??e)(R?e)?(JA?me2)??m(R?e)vA?(JA?meR)?

9－2 图示系统中，已知鼓轮以ω的角速度绕O轴转动，其大、小半径分别

16.2《动量、动量定理》教学设计

淮阴师院附中 冯小强

一、教材分析：

《动量定理》选自人教版高中物理选修3-5第十六章第二节。教学对象为高二学生，本节的主要内容是动量、冲量概念和动量定理的推导、理解及其应用。 从教材内容上看，《动量定理》是牛顿第二定律的进一步展开。它侧重于力在时间上的累积效果，为解决力学问题开辟了新的途径，尤其是打击和碰撞类的问题。所以动量定理知识与人们的日常生活，生产技术和科学研究有着密切的关系，因此学习这部分知识有着重要意义。

二、学习情况分析：

在高一时，学生已经掌握了牛顿第二定律，动能和动能定理的相关内容，这些知识为本节内容的学习奠定了基础。此外，经过前面的学习，学生已经建立起一定的实验观察能力、抽象思维能力和探究学习能力，而且还掌握了通过建立物理模型探究物理现象的方法。这也是本节所要强调的、学习和研究动量定理的方法。由于学生具有这样的知识基础、能力水平和物理思维与方法，再加上他们对未知新事物有较强的探究欲望，所以要掌握动量定理是完全能够实现的。 三、设计思想：

本节课以教师为主导、学生为主体，运用“引导→探究”模式进行教学。通过回顾动能的知识导入新课，引出动量的概念，通过创设物理情境、建立物理模型归纳得出动量

《动量定理》说课稿 庆城县陇东中学 张海龙

一、说教材

1．教材的地位和作用：

本章引入动量这个新概念并结合牛顿第二定律推导出《动量定理》。《动量定理》侧重于力在时间上的累积效果。为解决力学问题开辟了新的途径，尤其是打击和碰撞的问题。这一章可视为牛顿力学的进一步展开，为力学的重点章。

《动量定理》为本章第二节，是第一节《探究碰撞中的不变量》的继续，同时又为第三节《动量守恒定律》奠定了基础。所以《动量定理》有承前启后的作用。同时《动量定理》的知识与人们的日常生活、生产技术和科学研究有着密切的关系，因此学习这部分知识有着广泛的现实意义。

2．本节教学重点：

（1）动量定理的推导和对动量定理的理解；

（2）利用动量定理解释有关现象和一维情况下的定量分析。 3．教学难点：

动量定理的矢量性，也就是如何正确理解“合”外力的冲量等于物体“动量的变化”。尤其是方向的一致性，即合外力的冲量的方向和动量变化量的方向一致。

4．教学目标：根据教材、课程标准和学生情况，制定本节课的三维教学目标：

● 知识与技能

（1）学生能从牛顿运动定律和运动学公式推导出动量定理的表达式。 （2）学生能理解动量定理的确切含义，知道动量定理适用于变力。 （3）学生会用动量定理解