山东省2020版高考物理一轮复习 第六章 动量守恒定律 第1节 动量和动量定理课件 新人教版.ppt

第六章动量守恒定律,第1节动量和动量定理,知识梳理,考点自诊,一、动量动量定理1.冲量的概念(1)定义:力和力的作用时间的乘积叫做冲量:I=Ft(2)冲量是描述力的时间积累效应的物理量,是过程量,它与时间相对应。(3)冲量是矢量,它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向相同)。如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方向就和力的方向相同。如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动,则绳的拉力在时间t内的冲量,就不能说是力的方向就是冲量的方向。对于方向不断变化的力的冲量,其方向可以通过动量变化的方向间接得出。(4)冲量的单位是Ns。,知识梳理,考点自诊,2.动量(1)定义:运动物体的质量和速度的乘积叫做物体的动量,通常用p来表示。(2)表达式:p=mv。(3)单位:kgm/s。(4)标矢性:动量是矢量,其方向和速度方向相同。,知识梳理,考点自诊,3.冲量和动量的比较,知识梳理,考点自诊,二、动量定理1.内容:物体所受合力的冲量等于物体动量的增量。2.表达式:Ft=p=p-p。3.矢量性:动量变化量的方向与合力的方向相同,可以在某一方向上应用动量定理。,知识梳理,考点自诊,1.判断下列说法的正误。(1)两物体的动量相等,动能也一定相等。()(2)动量越大的物体、其质量越大。()(3)动量变化量的方向一定与初动量和末动量的方向都不同。()(4)物体受到的合力的冲量不为零,物体的动量一定变化。()(5)物体受到的合力冲量的方向,与末动量方向一定相同。()(6)动量变化量的大小不可能等于初、末状态动量大小之和。()(7)物体的动量变化量等于合力的冲量。()(8)物体沿水平面运动,重力不做功,重力的冲量也等于零。(),答案,知识梳理,考点自诊,2.物体的动量变化量的大小为5kgm/s,这说明()A.物体的动量在减小B.物体的动量在增大C.物体受到的每个力的冲量大小都为5NsD.若发生变化的时间为1s,则物体所受合外力的大小为5N,答案,解析,知识梳理,考点自诊,3.(2018河南普通高中5月适应性考试)如图所示,用一棋子压着一纸条,放在水平桌面上接近边缘处。第一次慢拉纸条将纸条抽出,棋子掉落在地上的P点。第二次快拉将纸条抽出,棋子掉落在地上的N点。两次现象相比()A.第一次棋子的惯性更小B.第二次棋子受到纸条的摩擦力更小C.第一次棋子受到纸条的冲量更小D.第二次棋子离开桌面时的动量更小,答案,解析,知识梳理,考点自诊,4.(2018马鞍山第二次质量监测)质量为2kg的小物块静止于光滑水平面上,从某一时刻开始,小物块所受的水平冲量与时间的关系如图所示,则在6s内物体的位移为()A.0B.3mC.6mD.12m,答案,解析,命题点一,命题点二,冲量和动量动量、动能、动量变化量的比较,命题点一,命题点二,特别提醒:计算冲量及动量变化时的三点注意:1.计算冲量可以使用定义式I=Ft求解,此方法仅限于恒力的冲量,无需考虑物体的运动状态。2.利用F-t图象计算,F-t围成的面积可以表示冲量,该种方法可以计算变力的冲量。3.动量是矢量,在计算动量变化时,先规定正方向,然后用末动量-初动量,该处的“-”号为运算符号,与方向无关。,命题点一,命题点二,典例1(2018河南郑州调研)如图所示,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开始自由下滑,不计空气阻力,在它们到达斜面底端的过程中()A.重力的冲量相同B.斜面弹力的冲量不同C.斜面弹力的冲量均为零D.滑到斜面底端的动量相同,答案,解析,命题点一,命题点二,思维点拨求出滑到斜面底端的速度和滑下的时间,然后根据冲量和动量的定义计算后判断。有清晰的动量、冲量的物理观念,是解决该类问题的前提。,命题点一,命题点二,即学即练1.下列关于动量的说法正确的是()A.质量大的物体动量一定大B.速度大的物体动量一定大C.两物体动能相等,动量不一定相同D.两物体动能相等,动量一定相等,答案,解析,命题点一,命题点二,2.(多选)如图所示,一个物体在与水平方向成角的拉力F的作用下匀速前进了时间t,则()A.拉力F对物体的冲量大小为FtB.拉力对物体的冲量大小为FtsinC.摩擦力对物体的冲量大小为FtcosD.合外力对物体的冲量大小为零,答案,解析,命题点一,命题点二,3.如图所示,质量为m的小滑块沿倾角为的斜面向上滑动,经过时间t1,速度为零并又开始下滑,经过时间t2回到斜面底端,滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为Ff。在整个运动过程中,重力对滑块的总冲量为()A.mg(t1+t2)sinB.mg(t1-t2)sinC.mg(t1+t2)D.0,答案,解析,命题点一,命题点二,动量定理的理解及应用1.动量定理的理解(1)动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度.这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量(或者说是物体所受各外力冲量的矢量和)。(2)动量定理给出了冲量和动量变化间的互求关系。(3)现代物理学把力定义为物体动量的变化率:(牛顿第二定律的动量形式)。(4)动量定理的表达式Ft=p是矢量式,在一维的情况下,各个矢量必须以同一个规定的方向为正。运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向,公式中的F是物体或系统所受的合力。(5)动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力。这种情况下,动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值。,命题点一,命题点二,2.应用动量定理解释的两类物理现象(1)当物体的动量变化量一定时,力的作用时间t越短,力F就越大,力的作用时间t越长,力F就越小,如玻璃杯掉在水泥地上易碎,而掉在沙地上不易碎。(2)当作用力F一定时,力的作用时间t越长,动量变化量p越大,力的作用时间t越短,动量变化量p越小。,命题点一,命题点二,3.动量定理的应用技巧(1)应用I=p求变力的冲量如果物体受到大小或方向改变的力的作用,则不能直接用I=Ft求冲量,可以求出该力作用下物体动量的变化p,等效代换得出变力的冲量I。(2)应用p=Ft求动量的变化例如,在曲线运动中,速度方向时刻在变化,求动量变化(p=p2-p1)需要应用矢量运算方法,计算比较复杂。如果作用力是恒力,可以求恒力的冲量,等效代换得出动量的变化。,命题点一,命题点二,典例2(2018全国卷)高空坠物极易对行人造成伤害,若一个50g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下,与地面的碰撞时间约为2ms,则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为()A.10NB.102NC.103ND.104N,答案,解析,命题点一,命题点二,思维点拨开始鸡蛋做自由落体运动,后在弹力和重力共同作用下做变速运动,这一过程力为变力,可求在作用时间内的平均值。应用动量守恒定律解题的步骤,命题点一,命题点二,即学即练4.(多选)(2018福建四校第二次联考)如图所示,足够长的固定光滑斜面倾角为,质量为m的物体以速度v从斜面底端冲上斜面,达到最高点后又滑回原处,所用时间为t。对于这一过程,下列判断正确的是()A.斜面对物体的弹力的冲量为零B.物体受到的重力的冲量大小为mgtC.物体受到的合力的冲量大小为零D.物体动量的变化量大小为mgsint,答案,解析,命题点一,命题点二,5.(2018山东烟台4月模拟)蹦床是一项运动员利用从蹦床反弹中表现杂技技巧的竞技运动,一质量为50kg的运动员从1.8m高处自由下落到蹦床上,若从运动员接触蹦床到运动员陷至最低点经历了0.2s,则这段时间内蹦床对运动员的冲量大小为(g取10m/s2,不计空气阻力)()A.400NsB.300NsC.200NsD.100Ns,答案,解析,命题点一,命题点二,6.(2018山东济南质检)2016年9月在济青高速公路上,一辆轿车强行超车时,与另一辆迎面驶来的轿车相撞,两车相撞后,两车车身因相互挤压,皆缩短了0.5m,据测算两车相撞前速度约为30m/s。(1)试求车祸中车内质量约60kg的人受到的平均冲力是多大?(2)若此人系有安全带,安全带在车祸过程中与人体的作用时间是1s,求这时人体受到的平均冲力为多大?,答案,解析,动量定理解决流体问题现代科技生活中,常常遇到“流体问题”,这类问题主要考查学生的模型构建、科学推理和归纳方面的素养。对于“流体问题”,处理的基本思路是:正确选取研究对象,即选取很短时间t内动量(或其他量)发生变化的那部分物体作为研究对象,建立“柱状模型”如下:在时间t内所选取的研究对象均分布在以S为截面积、长为vt的柱体内,这部分质点的质量为m=Svt,以这部分质量为研究对象,研究它在t时间内动量(或其他量)的变化情况,再根据动量定理(或其他规律)求出有关的物理量。,具体分析步骤为:1.建立“柱状”模型,沿流速v的方向选取一段柱形流体,其横截面积为S2.微元研究,作用时间t内的一段柱形流体的长度为l,对应的质量为m=Svt3.建立方程,应用动量定理研究这段柱状流体。,典例(2016全国卷)某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见,假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于S);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为,重力加速度大小为g。求:(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量;(2)玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度。,命题点一,解析:(1)设t时间内,从喷口喷出的水的体积为V,质量为m,则m=VV=v0St,(2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h,水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v。对于t时间内喷出的水,由能量守恒得,在h高度处,t时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为p=(m)v设水对玩具的作用力的大小为F,根据动量定理有Ft=p由于玩具在空中悬停,由力的平衡条件得F=Mg联立式得,将动量定理的观念解决流体问题时,应在任意时刻t时从流管中取出一个在流动方向上的截面1和2围起来的柱体体积V,在此柱体内截取一微小流束l,将“无形”流体变为“有形”实物m,则在t时间内质量为m的柱形流体的动量变化为p,即Ft=mv2-mv1。,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练1.如图所示,一个下面装有轮子的贮气瓶停放在光滑的水平地面上,底端与竖直墙壁接触。现打开右端阀门,气体向外喷出,设喷口的面积为S,气体的密度为,气体向外喷出的速度为v,则气体刚喷出时钢瓶底端对竖直墙面的作用力大小是(),答案,解析,命题点一,命题点二,命题点三,2.如图所示,水力采煤时,用水枪在高压下喷出强力的水柱冲击煤层,设水柱直径为d=30cm,水速为v=50m/s,假设水柱射在煤层的表面上,冲击煤层后水的速度变为零,求水柱对煤层的平均冲击力。(水的密度=1.0103kg/m3),命题点一,命题点二,命题点三,答案:1.77105N解析:设在一小段时间t内,从水枪射出的水的质量为m,则m=Svt。以m为研究对象,它在t时间内的动量变化p=m(0-v)=-Sv2t。设F为水对煤层的平均作用力,即冲力,F为煤层对水的反冲力,以v的方向为正方向,根据动量定理(忽略水的重力),有Ft=p=-v2St,即F=-Sv2。根据牛顿第三定律知F=-F=Sv2,式中S=d2,代入数值得F1.77105N。,命题点一,命题点二,命题点三,3.一艘宇宙飞船以v=1.0104m/s的速度