（课标通用版）2020版高考物理总复习第六章01第1讲动量冲量动量定理课件.pptx

第1讲动量,一动量冲量,二动量定理,基础过关,考点一对动量和冲量的理解,考点二对动量定理的理解和应用,考点三动量定理与微元法的综合应用,考点突破,基础过关,一、动量冲量1.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。,2.冲量(1)定义:力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量。(2)表达式:I=Ft。(3)单位:Ns。(4)标矢性:冲量是矢量,它的方向由力的方向决定。,二、动量定理1.动量定理,2.动量、动能、动量变化量的比较,1.判断下列说法对错。(1)动量越大的物体,其速度越大。()(2)物体的动量越大,其惯性也越大。()(3)物体所受合力不变,则动量也不改变。()(4)物体沿水平面运动时,重力不做功,其冲量为零。()(5)物体所受合外力的冲量的方向与物体末动量的方向相同。()(6)物体所受合外力的冲量方向与物体动量变化的方向是一致的。(),2.篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球。接球时,两手随球迅速收缩至胸前,这样做可以(B)A.减小球对手的冲量B.减小球对手的冲击力C.减小球的动量变化量D.减小球的动能变化量,3.(多选)一个质量为m的物体以初速度v0开始做平抛运动,经过时间T下降的高度为h,速度变为v,则在这段时间内物体的动量变化大小为(BCD)A.m(v-v0)B.mgtC.mD.m,考点一对动量和冲量的理解,考点突破,1.对动量的理解(1)动量是矢量,方向与速度方向相同。动量的合成与分解遵循平行四边形定则、三角形定则。(2)动量是状态量。通常说物体的动量是指运动物体某一时刻的动量(状态量),计算物体此时的动量应取这一时刻的瞬时速度。(3)动量是相对量。物体的动量与参考系的选取有关,通常情况下,指相对地面的动量。单位是kgm/s。,2.冲量和功的区别(1)冲量和功都是过程量。冲量表示力对时间的积累作用,功表示力对位移的积累作用。(2)冲量是矢量,功是标量。(3)力作用的冲量不为零时,力做的功可能为零;力做的功不为零时,力作用的冲量一定不为零。,3.冲量的计算(1)恒力的冲量:直接用定义式I=Ft计算。(2)方向恒定的变力的冲量计算若力F的方向恒定,而大小随时间变化的情况如图所示,则该力在时间t=t2-t1内的冲量大小在数值上就等于图中阴影部分的“面积”。,(3)一般变力的冲量计算在中学物理中,一般变力的冲量通常是借助动量定理来计算的。(4)合力的冲量计算几个力的合力的冲量计算,既可以先算出各个分力的冲量后再求矢量和,又可以先算各个分力的合力再算合力的冲量。,1.(多选)两个质量不同的物体,如果它们的(AC)A.动能相等,则质量大的动量大B.动能相等,则动量大小也相等C.动量大小相等,则质量大的动能小D.动量大小相等,则动能也相等,解析根据动能Ek=mv2可知,动量p=,两个质量不同的物体,当动能相等时,质量大的动量大,A正确、B错误;若动量大小相等,则质量大的动能小,C正确、D错误。,2.“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮,是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是(B)A.摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变B.在最高点时,乘客重力大于座椅对他的支持力C.摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量为零D.摩天轮转动过程中,乘客重力的瞬时功率保持不变,解析乘客在竖直面内做匀速圆周运动,动能不变,而在上升过程中重力势能增加,机械能增加,下降过程中则相反,A错误。在最高点时,乘客具有竖直向下的向心加速度,处于失重状态,故B正确。因重力恒定,重力的冲量等于重力与其作用时间的乘积,故重力冲量一定不为零,C错误。重力的瞬时功率P=mgvcos,其中是瞬时速度v的方向与重力方向之间的夹角,故重力的瞬时功率不会保持不变,D错误。,考点二对动量定理的理解和应用,1.对动量定理的理解(1)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。(2)动量定理的表达式Ft=p是矢量式,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。,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)当做用力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。,3.应用动量定理解题的一般步骤,4.应用动量定理解题的注意事项(1)动量定理的表达式是矢量式,列式时要注意各个量与规定的正方向之间的关系(即要注意各个量的正负)。(2)动量定理中的冲量是合外力的冲量,而不是某一个力的冲量,它可以是合力的冲量,也可以是各力冲量的矢量和,还可以是外力在不同阶段的冲量的矢量和。(3)应用动量定理可以只研究一个物体,也可以研究几个物体组成的系统。,(4)初态的动量p是系统各部分动量之和,末态的动量p也是系统各部分动量之和。(5)对系统各部分的动量进行描述时,应该选取同一个参考系,不然求和无实际意义。,例2022年将在我国举办第二十四届冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。某滑道示意图如下,长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接,滑道BC高h=10m,C是半径R=20m圆弧的最低点。质量m=60kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑,加速度a=4.5m/s2,到达B点时速度vB=30m/s。取重力加速度g=10m/s2。(1)求长直助滑道AB的长度L;(2)求运动员在AB段所受合外力的冲量I的大小;(3)若不计BC段的阻力,画出运动员经过C点时的受力图,并求其所受支持力FN的大小。,答案(1)100m(2)1800Ns(3)受力图见解析3900N解析(1)根据匀变速直线运动公式,有L=100m(2)根据动量定理,有I=mvB-mvA=1800Ns(3)运动员经C点时的受力分析如图根据动能定理,运动员在BC段运动的过程中,有,mgh=m-m根据牛顿第二定律,有FN-mg=m得FN=3900N,考向1运用动量定理解释生活现象1.玻璃杯从同一高度落下,掉在石头上比掉在草地上容易碎,这是由于玻璃杯与石头的撞击过程中(D)A.玻璃杯的动量较大B.玻璃杯受到的冲量较大C.玻璃杯的动量变化较大D.玻璃杯的动量变化较快,解析从同一高度落到地面上时,速度相同,动量相同,与草地和石头接触后,末动量均变为零,因此动量变化量相同。因为玻璃杯与石头的作用时间短,由动量定理Ft=mv知,石头对玻璃杯的平均作用力F较大,玻璃杯容易碎。选项D正确。,考向2动量定理的应用2.(多选)(2017课标,20,6分)一质量为2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示,则(AB),A.t=1s时物块的速率为1m/sB.t=2s时物块的动量大小为4kgm/sC.t=3s时物块的动量大小为5kgm/sD.t=4s时物块的速度为零,解析本题通过F-t图像考查动量定理。F-t图线与时间轴所包围的“面积”表示合外力的冲量。01s内,I1=21Ns=2Ns,据动量定理可I1=mv1-mv0=2Ns,得1s时,v1=1m/s,A选项正确。同理,02s内,I2=22Ns=p2-p0=p2,则t=2s时动量p2=4Ns=4kgm/s,故B选项正确。03s内I3=22Ns+(-1)1Ns=3Ns=p3-p0=p3,则t=3s时,p3=3Ns=3kgm/s,C选项错误。04s内I4=22Ns+(-1)2Ns=2Ns=p4-p0=p4=mv4,则t=4s时,v4=1m/s,D选项错误。,考点三动量定理与微元法的综合应用,1.流体作用模型对于流体运动,可沿流速v的方向选取一段柱形流体,设在极短的时间t内通过某一横截面S的柱形流体的长度为l,如图所示。设流体的密度为,则在t的时间内流过该截面的流体的质量为m=Sl=Svt,根据动量定理,流体微元所受的合外力的冲量等于该流体微元动量的增量,即Ft=mv,分两种情况:,(1)作用后流体微元停止,有v=-v,代入上式有F=-Sv2;(2)作用后流体微元以速率v反弹,有v=-2v,代入上式有F=-2Sv2。,2.微粒类问题,1.如图所示,自动称米机已在许多大粮店广泛使用。买者认为:因为米流落到容器中时对容器有向下的冲力而不划算;卖者则认为:当预定米的质量达到要求时,自动装置即刻切断米流,此刻有一些米仍在空中,这些米是多给买者的。因而双方争执起来。下列说法正确的是(C),A.买者说的对B.卖者说的对C.公平交易D.具有随机性,无法判断,解析设米流的流量为d,它是恒定的,米流在出口处速度很小可视为零,若切断米流后,设盛米的容器中静止的那部分米的质量为m1,空中还在下落的米的质量为m2,落到已静止的米堆上的一小部分米的质量为m。在极短时间t内,取m为研究对象,这部分米很少,m=dt,设其落到米堆上之前的速度为v,经t时间静止,如图所示,取竖直向上为正方向,由动量定理得(F-mg)t=mv,即F=dv+dtg,因t很小,故F=dv根据牛顿第三定律知F=F,称米机的读数应为M=m1+d因切断米流后空中尚有t=时间内对应的米流在空中,故d=m2可见,称米机读数包含了静止在容器中的那部分米的质量m1,也包含了尚在空中的下落的米的质量m2,即自动称米机是准确的,选项C正确。,2.根据量子理论,光子的能量E与动量p之间的关系式为E=pc,其中c表示光速,由于光子有动量,照到物体表面的光子被物体吸收或反射时都会对物体产生压强,这就是“光压”,用I表示。(1)一台二氧化碳气体激光器发出的激光,功率为P0,射出的光束的横截面积为S,当它垂直照射到一物体表面并被物体全部反射时,激光对物体表面的压力F=2pN,其中p表示光子的动量,N表示单位时间内激光器射出的光子数,试用P0和S表示该束激光对物体产生的光压。(2)有人设想在宇宙探测中用光为动力推动探测器加速,探测器上安装,有面积极大、反射率极高的薄膜,并让它正对太阳,已知太阳光照射薄膜时每平方米面积上的辐射功率为1350W,探测器和薄膜的总质量为m=100kg,薄膜面积为4104m