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8.1 動量與動量變化

8.1 動量與動量變化. E. 熱 身 何謂動量？ 動量與力 進度評估 1 撞 擊 進度評估 2. ？. 1. 2. ？. 3. 熱 身. 1 下列哪一類車輛造成的交通意外 ... 2 某迎面撞向一幅固定的牆. 熱 身. 1 下列哪一類車輛造成的交通意外，損毀最嚴重？. A 重型車輛 B 快速行駛的車輛 C 快速行駛的重型車輛. 熱 身. 2 某迎面撞向一幅固定的牆。你認為下列哪種情況下，它的損毀程度會最輕？. A 以高速撞向牆壁。 B 汽車的前端安裝了較易變形的防撞欄，使汽車用較長的時間才停下來。.

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8.1 動量與動量變化

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Presentation Transcript

  1. 8.1 動量與動量變化 E 熱 身 何謂動量？ 動量與力 進度評估 1 撞 擊 進度評估 2 ？ 1 2 ？ 3 8.1 動量與動量變化

  2. 熱 身 1 下列哪一類車輛造成的交通意外... 2 某迎面撞向一幅固定的牆... 8.1 動量與動量變化

  3. 熱 身 1 下列哪一類車輛造成的交通意外，損毀最嚴重？ A 重型車輛 B 快速行駛的車輛 C 快速行駛的重型車輛 8.1 動量與動量變化

  4. 熱 身 2某迎面撞向一幅固定的牆。你認為下列哪種情況下，它的損毀程度會最輕？ A 以高速撞向牆壁。 B汽車的前端安裝了較易變形的防撞欄，使汽車用較長的時間才停下來。 C汽車的前端安裝了堅硬的防撞欄， 使汽車在短時間內停下來。 8.1 動量與動量變化

  5. 1 何謂動量？ 經驗告訴我們： 高速行駛的重型汽車若發生交通意外，所造成的損毀 往往比低速行駛的重型汽車、 或高速行駛的小型汽車來得嚴重。 速度和質量，兩者都是研究物體運動的重要物理概念。 8.1 動量與動量變化

  6. 1 何謂動量？ 物理學家利用質量與速度這兩個量，來界定了一個新的物理量，以描述物體的運動。這個量名為動量(momentum)， 動 量 = 質 量 速 率  = mv 單位：kg m s1 是一個向量 8.1 動量與動量變化

  7. e.g. 1 ？ 問 題 例 題 1 計算動量 8.1 動量與動量變化

  8. mvmu = t vu = m （ ） t 2 動量與力 動量也與作用在物體身上的力相關。 因是牛頓運動第二定律可以用動量改變的角度來了解。 F=ma 初動量 動量差 末動量 8.1 動量與動量變化

  9. mvmu = t 2 動量與力 動量差 力 = 所需的時間  所以牛頓運動第二定律也可寫作： 作用在物體上的淨力（不平衡力）相等於 物體的動量改變率。 8.1 動量與動量變化

  10. 進度評估 1 1 兩頭公羊動武，結果A 勝出... 2 偉誠和燕詩結伴溜冰... 3 一個重0.4 kg的足球以... 4 一塊質量為1.5 kg的石頭... 8.1 動量與動量變化

  11. Q1 兩頭公羊動武，結果A勝出... 兩頭公羊動武，結果A 勝出。 下列哪項最可能是正確的？ A mA>mB BA>B CvA>vB A B mB mA vA vB 8.1 動量與動量變化

  12. Q2 偉誠和燕詩結伴溜冰... 偉誠和燕詩結伴溜冰，哪位說得對？ 我們有相同的動量  因為我們的質量m 和速度 v相乘的積相等。 A偉誠。 B燕詩。 C二人均不對。 2.0 m s–1 2.5 m s–1 我不同意。我們的 方向不同。 40 kg 50 kg 燕詩 偉誠 8.1 動量與動量變化

  13. Q3 一個重0.4 kg 的足球以... 一個重0.4 kg 的足球以20 m s–1的速度前進。其動量是多少？ 球的動量 = mv = __________________ =___________ 0.4 20 8 kg m s–1 8.1 動量與動量變化

  14. = v 2gs = v 2  10  1.8 Q4 一塊質量為1.5 kg的石頭... 一塊質量為1.5 kg的石頭從1.8 m高的位置掉下。 (a)石頭從高處到快要抵達地面，過程中的動量差是多少？ v 2u 2 = 2as = 6 m s–1 石頭的動量差 = mv= __________= _________ 9 kg m s–1 1.5  6 8.1 動量與動量變化

  15. Q4 一塊質量為1.5 kg 的石頭... 一塊質量為1.5 kg的石頭從1.8 m高的位置掉下。 (b)為甚麼石頭的動量有改變？ 重 因為有_____________ 力作用在石頭上一段______________。 時間 8.1 動量與動量變化

  16. 3 撞擊 我們用網球拍擊球時，網球在短時間內受到一道非常大的力作用。在網球與球拍撞擊 一刻的力，可以怎樣研究呢？ 模擬程式 8.1 動量與動量變化

  17. 實 驗 8a 研究撞擊力 如圖所示安排實驗裝置。 開動數據收集程式。 把一條小彈簧繫在力感應器上。 輕輕推動小車一下， 讓它自然滑下， 撞向力感應器。 8.1 動量與動量變化

  18. 實 驗 8a 研究撞擊力 從v-t 關係線圖找出撞擊前後小車的速度， 從F-t 關係線圖，找出線圖下的面積，比較此面積與動量差的值。 錄像片段 8.1 動量與動量變化

  19. a 撞擊力隨時間的變化 當小車撞向力感應器，v改變。 速率 實驗8a的結果： 時間 （s） 最大 F 力 （N） F F  極短時間內 1.65 s 1.60 s 8.1 動量與動量變化

  20. a 撞擊力隨時間的變化 為甚麼力會在撞擊期間有變化呢？　　 網球被球拍擊中時，網球會變形。 撞擊力在網球變形最厲害時增至最頂點， 當球回復原狀，撞擊力 。 8.1 動量與動量變化

  21. mvmu F = t a 撞擊力隨時間的變化 重新整理後得出 把等式  Ft=mv  mu 衝量：力與它的作用時間的乘積 衝量= 動量改變 8.1 動量與動量變化

  22. a 撞擊力隨時間的變化 力 ／N F-t 關係線圖 呈一條橫直線。 恆 力 F-t關係線圖下的面積 = Ft = 衝量 時間 ／ s 面積 = 衝量 8.1 動量與動量變化

  23. a 撞擊力隨時間的變化 力 ／ N 曲 線 力轉變 一列方塊圖 時間 ／ s 每個方塊的面積表示在特定時間內的衝量 線圖下的面積表示總衝量 8.1 動量與動量變化

  24. a 撞擊力隨時間的變化 力 ／ N 力 ／ N 時間／ s 時間 ／ s F-t關係線圖下的面積 = 衝量 = 動量改變 8.1 動量與動量變化

  25. F F t t b 撞擊力 假設動量差相同， 力 撞擊時間越短 相同面積 相同衝量 相同動量差 F 大， t 小 F 小，t 大 8.1 動量與動量變化

  26. b 撞擊力 撞擊時間取決於碰撞物體的硬度。 物體越硬 撞擊力時間越短 例子 • 高爾夫球的硬度>> 網球的硬度 高爾夫球被球桿擊打時的碰撞時間會較短 • 在汽車的設計上： 意外發生時的碰撞時間 8.1 動量與動量變化

  27. b 撞擊力 錄像片段 錄像片段 錄像片段 8.1 動量與動量變化

  28. e.g. 2， 3， 4， 5 ？ 問 題 例 題 3 關於撞擊的F-t關係線圖 ？ ？ ？ 問 題 問 題 問 題 例 題 2 例 題 5 例 題 4 高空墮「罐」的撞擊力 作用在網球上的平均力 汽車變形區域 8.1 動量與動量變化

  29. e.g. 6 ？ 問 題 例 題 6 火箭的推進力 8.1 動量與動量變化

  30. 進度評估 2 1 下列哪一種情況不涉及撞... 2 圖中顯示一個男孩子推動一個球… 3 一輛質量為1000 kg 的汽車在… 4 如果例題5中的汽水罐以碰撞… 8.1 動量與動量變化

  31. Q1 下列哪一種情況不涉及撞... 下列哪一種情況不涉及撞擊？ A升降機以勻速上升 B踢足球 C乒乓球從地面反彈 8.1 動量與動量變化

  32. F/N 4 3 2 1 1 2 t / s 12 1 2 3 4 5 0 5 Q2 圖中顯示一個男孩子推動一個球... 圖中顯示一個男孩子推動一個球的F-t關係線圖。求施於球上的平均推力。 衝量= F-t關係線圖下的面積 = ______________ = _______ 施於球上的平均推力 = _______=_______  (1+5)  4 12 N s 2.4 N 8.1 動量與動量變化

  33. Q3 一輛質量為1000 kg 的汽車在... 一輛質量為1000 kg 的汽車在 4 秒內從靜止狀態加速至8 m s–1。 (a)汽車的動量差是多少？ 動量差= mv mu 1000  (8  0) 8000 kg m s–1 = _____________ = _______________ 8.1 動量與動量變化

  34. Q3 一輛質量為1000 kg 的汽車在... 一輛質量為1000 kg 的汽車在4 秒內從靜止狀態加速度至8 m s–1。 (b)如果司機的質量為70 kg ，他身上所受的撞擊力平均是多少？ 司機的動量差 = ___________ = _______________ 560 kg m s–1 70  8 司機身上所受的平均撞擊力 = = ___________ = ____________ 動量差 作用時間 560/4 140 N 8.1 動量與動量變化

  35. Q4 如果例題5中的汽水罐以碰撞... 如果例 題5中的汽水罐以碰撞速度的10% 反彈，計算作用在地面的平均衝力。 罐的質量 = 0.4 kg 撞擊時間 = 0.005 s 撞擊力 （沒有反彈）= 1960 N 正 反彈速度v = 10%×_____ = _____ m s–1 24.5 2.45 （取向下為正值） u = 24.5 m s1 8.1 動量與動量變化

  36. Q4 如果例題5中的汽水罐以碰撞... 罐的質量 = 0.4 kg 撞擊時間 = 0.005 s 撞擊力 （沒有反彈）= 1960 N 施於罐上的平均力 = = = _________ 正 mv mu t (2.45  24.5) 0.40  v = 2.45 m s1 0.005 2156 N u = 24.5 m s1 8.1 動量與動量變化

  37. Q4 如果例題5中的汽水罐以碰撞... 罐的質量 = 0.4 kg 撞擊時間 = 0.005 s 撞擊力 （沒有反彈）= 1960 N 撞擊力 （有反彈）= 2160 N 作用在地面的平均衝力是_________ ， 方向是_________（向上／向下）。　如果罐子沒有反彈，則衝力就　變得_________（較大／較小） 2156 N 正 向下 較大 v = 2.45 m s1 u = 24.5 m s1 8.1 動量與動量變化

  38. 完 結 8.1 動量與動量變化

  39. 例 題 1 計算動量 計算下列物體的動量，答案以kg m s–1表達。 (a)質量為20 g 的子彈以400 m s–1的速度前進。 子彈的動量 = 0.02400 = 8 kg m s–1 （向右） 8.1 動量與動量變化

  40. 90 = 0.05 3.6 例 題 1 計算動量 (b)質量為0.05 kg 的網球以90 km h–1的速度前進。 網球的動量 0.05 kg 90 km h–1 = 1.25 kg m s –1 （向左） 正 8.1 動量與動量變化

  41. 返 回 8.1 動量與動量變化

  42. 30 m s1 20 m s1 0.05 kg 例 題 2 作用在網球上的平均力 施於網球上的力是多少？ 撞擊時間t = 0.005 s 正 8.1 動量與動量變化

  43. mvmu F = t 0.05  30  0.05  (20) = 0.005 例 題 2 作用在網球上的平均力 質量m = 0.05 kg u = 20 m s1 v = 30 m s1 t = 0.005 s 正 = 500 N 向左 500 N 8.1 動量與動量變化

  44. 返 回 8.1 動量與動量變化

  45. 例 題 3 關於撞擊的F-t關係線圖 小車給力感應器反彈，得出F -t關係線圖，線圖下的面積為0.46 N s。 87654321 力（N） 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00 時間 （s） 8.1 動量與動量變化

  46. 例 題 3 關於撞擊的F-t關係線圖 (a) 撞擊期間，作用在力感應器上的力的最高值是多少？ 力的最高值= 7.8 N 線圖下的面積= 0.46 N s 87654321 7.8 N 力（N） 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00 時間 （s） 8.1 動量與動量變化

  47. 87654321 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00 例 題 3 關於撞擊的F-t關係線圖 (b)試找出小車的動量差。 線圖下的面積= 0.46 N s 力（N） 由數據記錄程式求得 時間 （s） 線圖下的面積= 0.46 N s 動量差= 0.46 kg m s–1 8.1 動量與動量變化

  48. 87654321 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00 動量差 0.46 0.3 時間 例 題 3 關於撞擊的F-t關係線圖 (c)從而找出撞擊期間感應器所受的平均撞擊力。 動量差 = 0.46 m s–1 力（N） 撞擊時間= 2.05 – 1.75 = 0.3 s 時間 (s) 平均撞擊力 = = = 1.53 N 8.1 動量與動量變化

  49. 返 回 8.1 動量與動量變化

  50. 例 題 4 汽車變形區域 一輛質量為1500 kg 的汽車以20 m s–1 　　　(72 km h–1) 的速度正面撞向牆壁，然後停了下來。試計算在下列情況，汽車所受的撞擊力： (a) 汽車車頭有可變形的區域，汽車在0.5 s 內停下來。 (b) 汽車的防撞欄與車頭都很硬，汽車在0.02 s 內停下來。 8.1 動量與動量變化

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