xx届高考物理知识网络动量复习教案

1 / 21 XX 届高考物理知识网络动量复习教案 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 第五章动量 本章知识所处的地位： 本章在高中物理中占有重要地位。动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一，它比牛顿定律适用范围广泛的多，即使在牛顿定律的适用范围内，应用动量守恒定律解决诸如碰撞、爆炸等问题，也要比应用牛顿定律大为简单、方便。 知识网络： 。 专题一、冲量和动量的概念 【考点透析】 一、本专题考点：动量、冲量为 类要求。 二、理解和掌握的内容 1.冲量 I 定义：作 用在物体上的力和力的作用时间的乘积叫做该力对这个物体的冲量。 公式： I=Ft，只适于恒力冲量的计算；单位是牛顿 秒 (NS)。 冲量是力对时间的积累效果，是过程量。讲冲量必须明确是哪个力、哪个过程的冲量。 冲量是矢量。恒力的冲量的方向与力的方向相同；变力的冲量的方向不能由力的方向直接判断。 2.动量 P 2 / 21 P=mv 有大小有方向（沿 v 的方向）的矢量。两个动量相等必 须 是 大 小 相 等 方 向 相 同 ， 单 位 是 千 克 米 / 秒（ kgm/s），动量与动能的大小关系： P=。 3.难点释疑 （ 1）动 量和冲量的区别 动量具有瞬时性 ,当物体做变速运动时 ,应明确是哪一时刻哪一位置的动量。冲量是过程量，应明确是哪个力在哪段时间内对物体作用的冲量。 由于速度与参照物的选择有关，动量具有相对性，通常以地球（大地）为参照系。由于力和时间与参照物选择无关，所以力的冲量与参照物选择无关。 （ 2）动量与动能的区别 名称矢量性大小变化量 动量矢量 pv 速度发生变化， p 一定不为零 动能标量 Ekv2 速度发生变化， Ek 可能为零 （ 3）冲量与功的区别 名称矢量性大小作用效果计算 冲量矢量 I=Ft 改变动量应用矢量合成法则求合冲量 功标量 W=Fscos 改变动能应用代数运算求总功 【例题精析】 例 1 倾角为 的光滑斜面上有一质量为 m 的物体自静止起3 / 21 下滑，抵达斜面底端时速度为 vt，下滑过程中重力的冲量为。 解析 :欲求重力的冲量，必须先求出物体受重力的时间t,t=vt/a=vt/gsin 因此物体在下滑过程中重力的冲量IG=mgt=mvt/sin 本题正确答案是 IG=mvt/sin 例 2 质量为 m 的小球从 h 高处自由下落，与地面碰撞时间为t ，地面对小球的平均作用力为 F，取竖直向上为正方向，在与 地面碰撞过程中（） （ A）重力的冲量为 mg(+t) （ B）地面对小球作用力的冲量为 Ft （ c）合外力对小球的冲量为 (mg+F)t （ D）合外力对小球的冲量为 (mg F)t 解析：由冲量的定义可得：重力的冲量 IG= mgt ，地面对小球作用力的冲量 IF=Ft, 合外力对小球的冲量 I=(F mg)t 答案 B 小结：求冲量应明确是哪个力在哪段时间内对物体作用的冲量及其方向。 【能力提升】 知识与技能 1放在 水平桌面上的物体质量为 m，用一个水平推力 F 推它 t 秒钟，物体始终不动，那么在 t 秒内，推力对物体的冲量为（ ） 4 / 21 0;B Ft 牛秒 ;c mgt 牛秒 D无法计算 2在上题中合力的冲量为。 3图 5-1 所示，两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止自由下滑，到达斜面底端的过程中，两个物体具有的物理量不相同的是（ ） 重力的冲量 弹力冲量 合力冲量 动量 A B D 4对于任何一个固定质量的物体，下面陈述中正确的是（ ） 物体的动量发生变化，其动能必变化 物体的动量发生变化，其动能不一定变化 物体的动能发生变化，其动量不一定变化 物体的动能发生变化，其动量必有变化 A B c D 5物体 受到 -2NS 的冲量作用，则（ ） A物体原来的动量方向一定与这个冲量的方向相反 B物体的末动量一定是负值 c物体的动量一定减小 D物体的动量增量一定与规定的正方向相反 能力与素质 6 A、 B 两物体沿同一直线分别在 FA、 FB 作用下运动，图5 / 21 5-2 所示表示它们的动 量 P 随时间变化的规律，设 A、 B 两物体所受冲量的大小分别为 IA、 IB，那么（ ） A FAFB，方向相反 B FAFB，方向相同 c IAIB ，方向相同 D IAmB，它们以相同的初动量开始沿地面滑行，若它们滑行相同的距离后停下，滑行中 A、 B 分别受到不变的阻力 FA 与 FB 作用，其滑行时间分别为 tA和 tB，则有 FAFB,tAtB。 12 / 21 10.物体 A 和 B 用轻绳相连挂在轻弹簧下静止不动 ,如图5-5,A 的质量为 m,B 的质量为 m.当连接 A、 B 的绳突然断开后 ,物体 A 上升经某一位置时的速度大小为 v,这时物体 B 的下落速度大小为 u,如图 b.在这段时间里 ,弹簧的弹力对物体A 的冲量为（ ） +mu +mu 【拓展研究】 11高级轿车中使用一种安全气囊，以防止撞车时坐在驾驶室的司机因为向前冲撞发生意外。这种气囊有一种能在高温下分解出气体的混 合物，例如气配方： 68%NaN3(叠氮化钠 )，5%NaNo2,5%陶土， 14%Fe2o3 粉， 2%Sio2 粉， 6%石墨纤维。这些粉末经加压成型后，装在一个大袋子里，袋子放在驾驶室座位前，撞车时，约在 10ms 内引发下列反应：2NaN3=2Na+3N2(3650c 分解 )反应大约在 30ms 内结束，袋内充满 N2而胀大，阻止人体前冲，在以后的 100 200ms内气体 “ 消失 ” ，同时袋内的钠变成氧化钠，试问： （ 1）什么气体必须在以后的一定时间内 “ 消失 ” 而不能始终存在？ （ 2）假如轿车在 80km/h的速度时发生撞车，人 由于气袋的作用而在撞车后的 120ms速度减为零，试估算气袋在撞车时对一个成人的平均作用力？（人体质量为 60kg） （ 3）若气袋内储有 189gNaN3，碰撞后迅速完全分解为 Na13 / 21 和 N2，已知气袋的容积为 60L，当分解反应刚好结束，气体完全充满气袋时，气袋内气体的压强为多少个大气压？（设此瞬间的温度为 3800c） （ 4）你认为陶土和 Sio2能起到什么作用？ 专题三、动量守恒定律表达式及其守恒条件 【考点透析】 一、本专题考点：动量守恒定律为 类要求，但只局限于一维的情况。 二、理解和掌握的内容 1.动量守恒定律： （ 1）内容：系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。 （ 2）表达式： P=P 或者 m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 （ 3）适用范围：比牛顿定律的适用范围要广泛的多，小到微观粒子间的作用，大到天体间作用，无论物体间作用力性质如何都适用。中学阶段，运用动量守恒定律研究的对象主要是一条直线上运动的两个物体所组成的系统，如两球相碰问题。 2.动量守恒条件： （ 1）如果研究的系统所受合外力为零，则系统的总动量守恒。也就是说，系统内力不能使系统的总动量发生改变，且对 内力的性质无任何限制。这一点与机械能守恒定律有本质14 / 21 的差别。 （ 2）如果研究的系统所受合外力不等于零，但合外力远小于内力（即合外力可以忽略），则仍可认为总动量守恒。这种情况的特点是物体间相互作用时间很短，如碰撞、爆炸、打击等类的作用。 （ 3）如果研究的系统所受合外力不等于零，但沿某一方向合外力的分量为零，则沿该方向系统总动量的分量守恒。 3.应用动量守恒定律解题步骤： （ 1）明确研究系统，判断动量是否守恒。 （ 2）选取正方向，明确作用前总动量和作用后总动量。 （ 3）列方程， P 前 =P后 （ 4）解方程。 4.难点释疑 (1)正确区分内力和外力，外力指系统外物体对系统内物体的作用力，内力指研究系统内物体间的相互作用。 (2)动量守恒定律具有矢量性，列方程前要先规定正方向。 (3)动量守恒定律只涉及作用前后物体的运动状态，解题时不必过问过程的细节。 (4)动量守恒的几种表达式及其推广式： P=PP=0P1= -P2m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 0=m1v1+m2v2（适用于原来静止的两物体组成的系统，由此式可推得你动 15 / 21 我动、你快我快、你慢我慢、你停我停， 你我速率和各自质量成反比） m1v1+m2v2=（ m1+m2） v （适用于两物体相互作用后结合在一起的情况） 【例题精析】 例 1 一辆小车静止在光滑的水平面上，小车立柱上固定一条长 L，拴有小球的细线，小球拉至和悬点在同一水平面处释放，如图 5-6 所示，小球摆动时，不计一切阻力，下面说法中正确的是（ ） 小球和小车的总机械能守恒 小球和小车的动量守恒 小球运动到最低点的速度为 小球和小车只有在水平方向上动量守恒 A B c D 解析：小球、小车和地球组成的系统，只有动能和势能间的转化，故 正确；小球和小车组成的系统因有外力（重力）作用，系统动量不守恒，但水平方向不受外力作用，因而水平方向满足动量守恒，故 错，而 选项正确；小球运动到最低点时，若小车静止，其速度为，但由于小球和小车之间的相互作用，小车也具有动能，因而根据机械能守恒定律可知，小球运动到最低点的速度小于，故 选项错。 答案： B 例 2 质量 m=200kg 的小车，上面站着一个质量为 m=50kg 的16 / 21 人，车以 v0=1m/s 的速度在光滑水平面上前进，当人相对车以 v=2m/s向后水平跳出后，车速变为多少？ 解析：设车速变为 v ，人 相对车跳出后转换成相对地面的速度为 v -v 根据动量守恒定律得：（ m+m） v0=mv+m(v -v)代入数据得： v=/s 错解一：（ m+m） v0=mv+m(v0 -v)（违背了动量守恒定律的同时性，即人跳车后，车速已不再是 v0，人相对车的速度不是相对跳车前车的速度，而是相对跳车后车的速度） 错解二：（ m+m） v0=mv -mv（违背了动量守恒定律的同一性，即动量守恒式中的各速度应是相对同一参照系） 小结：动量守恒式中的各速度应是相对同一参照系，一般选地面为参照物；相互作用的各物体的动量应 分别是作用前同一时刻和作用后同一时刻的动量。 【能力提升】 知识与技能 1如图 5-7 所示的装置中，木块 B 与水平桌面的接触是光滑的，子弹 A 沿水平方向射入木块后留在其中，现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究系统，则此系统从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中（ ） A动量守恒、机械能守恒； B动量不守恒、机械能不守恒； c动量守恒、机械能不守恒； D动量不守恒、机械能守恒； 17 / 21 2如图 5-8 所示，光滑水平面上 A、 B 两小车中有一弹簧，用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态，将两小车及弹簧看作系统，下面的说法正确的是（ ） 若同时放开两手，则 A、 B 两车的总动量为零 先放 A 车后放 B 车，则系统的动量守恒而机械能不守恒 先放 B 车后放 A 车（手保持不动），则系统的动量不守恒而机械能守恒 先放 A 车，后用手推 B 动车，则系统的动量不守恒，机械能也不守恒 A B D 3一只小船停止在湖面上，一个人从小船的一端走到另一端，不计水的阻力，下列说法正确的是（ ） 人在船上行走，人对船的冲量比船对人的冲量小，所以人向前运动的快，船后退的慢； 人在船上行走 时，人的质量比船的小，它们的冲量大小是相等的，所以人向前运动的快，船后退的慢； 当人停止走动时，因船的惯性大，所以船将继续后退； 当人停止走动时，因总动量守恒，故船也停止后退。 A B D 4静止在湖面的小船上有两个人分别向相反方向抛出质量相同的小球，甲向左抛，乙向右抛，甲先抛，乙后抛，抛出后两小球相对岸的速率相等，则下列说法中正确的是（ ） 18 / 21 A两球抛出后，船往左以一定速度运动，乙球受到的冲量大一些。 B两球抛出后，船往右以一定速度运动，甲球受到的冲量大一些。 c 两球抛出后，船的速度为零，甲球受到的冲量大一些。 D两球抛出后，船的速度为零，两球受到的冲量相等。 5一个质量为 2kg的装砂小车，沿光滑的水平面以 3m/s的速度运动，一个质量为 1kg的小球从高处自由落下，恰落入小车的砂中，这以后小车的速度为（ ） A 2m/s B 3m/sc /s D 0 能力与素质 6质量为 m 的金属块和质量为 m 的木块用细线系在一起，以速度 v 在水中匀速下沉，某一时刻细线断了，则当木块停止下沉的时刻，铁块下沉的速度为。（设水足够 深，水的阻力不计） 7如图 5-9 所示，质量为 m1 的物体 A 和质量为 m2 的物体B 用细线连接，在水平恒力 F 的作用下， A、 B 一起沿足够大的水平面做匀速直线运动，速度为 V，现剪断细线并保持 F的大小、方向不变，则当物体 B 停下来时，物体 A 的速度是。 8质量为 m 的气球下吊一架轻的绳梯 ,梯上站着质量为 m 的人 .气球以 v0速度匀速上升 .如果人加速向上爬 ,当他相对于梯的速度达到 V 时 ,气球的速度将变为 . 19 / 21 9质量为 30kg 的小孩推着质量为 10kg 的冰车，在水平冰面上以 /s 的速度滑行，不计冰面摩擦，若小 孩突然以 /s 的速度 (对地 )将冰车推出后，小孩的速度变为 _m/s。这一过程中，小孩对冰车所做的功为 _j。 【拓展研究】 10总质量为 m=的小火箭（内含火药），若火药全部燃烧，并以 v=240m/s 的速度全部竖直向下喷出，空气阻力为重力的倍，求火箭能上升的最大高度（提示：火药喷出过程极短此过程内力远大于外力动量守恒） 专题四、平均动量守恒及分方向动量守恒 【考点透析】 一、本专题考点：动量守恒定律为 类要求，但只局限于一维的情况。 二、理解和掌握的内容 1.分方向动量守恒 ： 系统所受合力不为零，总动量不守恒，若某一方向上合外力为零，这个方向上动量还是守恒的。 2.平均动量守恒： 若系统在全过程中动量守恒，则这一系统在全过程中的平均动量也必定守恒，如果系统是由两个物体组成的，且相互作用前均静止，相互作用后均发生运动