优化探究高考物理一轮复习 6.1动量 动量定理课件.ppt

第六章动量守恒定律 明考情 高效备考 想一想 质量为m的物体 在水平面上以加速度a由静止开始运动 所受阻力大小为ff 经过时间t 它的速度为v 那么物体在此过程中合力的冲量应如何表示 提示 物体的合力f合 ma 因此合力的冲量为f合t mat 也可以由动量定理得出合力的冲量 第1单元动量动量定理 基础探究 冲量 动量 填一填 1 冲量 1 定义 力与力的的乘积 2 表达式 i ft 单位 牛 秒 n s 3 矢量性 冲量是矢量 它的方向由的方向决定 4 物理意义 表示力对的积累 5 作用效果 使物体的发生变化 作用时间 力 时间 动量 2 动量 1 定义 物体的和的乘积 2 表达式 p 单位 千克米每秒 kg m s 3 动量的三性 质量 速度 mv 3 动量与动能的大小关系 p 想一想 玻璃杯从某一高度处落下 如果地面较硬 则玻璃杯易碎 如果地面较松软 则玻璃杯不易碎 这是为什么 提示 玻璃杯落到地面上时 和地面相互作用 如果地面较硬 则玻璃杯的速度很快变为零 玻璃杯会受到较大的撞击力 如果地面松软 则玻璃杯的速度变为零时需要较长的时间 玻璃杯受到的撞击力较小 动量定理 填一填 1 内容 物体所受合力的等于物体的的变化 2 表达式 ft p p p 3 矢量性 动量变化量的方向与方向相同 还可以在某一方向上应用动量定理 冲量 动量 冲量 基础自测1 下面的说法中不正确的是 a 物体运动的方向就是它的动量的方向b 如果物体的速度发生变化 则物体受到的合力的冲量一定不为零c 如果合力对物体的冲量不为零 则合力一定使物体的动能增加d 作用在物体上的合力的冲量不一定能改变物体速度的大小解析 物体的动量方向即是物体运动的速度方向 所以选项a正确 根据动量定理得 如果物体的速度发生变化 即动量发生变化 则合力的冲量一定不为零 所以选项b正确 动量定理说明合力的冲量改变的是物体的动量 动量是一个矢量 可以是大小不变只是方向改变 所以动能可以不变 选项c错误 选项d正确 答案 c 2 质量为m的物体沿倾角为 的粗糙斜面匀速下滑 在时间t内下滑的距离为s 在这段时间内物体所受各力的冲量大小说法不正确的是 a 重力的冲量mgtsin b 支持力的冲量mgtcos c 摩擦力的冲量mgtsin d 合力的冲量0解析 据i ft可得重力的冲量ig mgt 支持力的冲量in mgtcos 摩擦力的冲量if mgtsin 而合力的冲量i m v 0 故b c d正确 选a 答案 a 3 甲 乙两物体质量之比为2 1 它们与水平面的动摩擦因数相同 它们以相同的初动量沿水平面开始滑动 在水平面上滑行的最大距离分别为x1和x2 则x1 x2是 a 1 1b 1 2c 2 1d 1 4 答案 d 4 一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳 经 t时间 身体伸直并刚好离开地面 速度为v 在此过程中 a 地面对他的冲量为mv mg t 地面对他做的功为mv2 2b 地面对他的冲量为mv mg t 地面对他做的功为零c 地面对他的冲量为mv 地面对他做的功为mv2 2d 地面对他的冲量为mv mg t 地面对他做的功为零解析 首先 由动量定理可知 合力的冲量等于运动员动量的改变量 有表达式ig in p 即 mg t in mv 0 in mv mg t 地面对运动员的作用力只有支持力 所以地面对运动员的冲量为mv mg t 排除c d选项 另外 由于地面对运动员的支持力的作用点未发生位移 所以支持力对运动员不做功 故该题正确选项为b 答案 b 互动探究 1 冲量具有什么特点 2 如何计算恒力的冲量和变力的冲量 对冲量的理解与计算 核心突破 1 冲量的 三性 作出f t变化图线 图线与t轴所夹的面积即为变力的冲量 如图所示 对于易确定始 末时刻动量的情况 可用动量定理求解 即通过求 p间接求出冲量 温馨提示 1 力与时间均与参考系无关 所以力的冲量也与参考系的选择无关 2 计算冲量时 只考虑力和其作用时间两个因素 与该冲量的作用效果无关 典例1 用电钻给建筑物钻孔时 钻头所受的阻力与深度成正比 若钻头匀速钻进时第1秒内阻力的冲量为100n s 求5s内阻力的冲量 思路点拨 钻头所受的阻力与深度成正比 而钻头又是匀速钻进 即深度与时间成正比 因此阻力与时间成正比 可以用平均值来求变力的冲量 答案 2500n s 1 质量为m的钢球自高处落下 以速度v1碰地 竖直向上弹回 碰撞时间极短 离地的速率为v2 在碰撞过程中 地面对钢球的冲量的方向和大小为 a 向下 m v1 v2 b 向下 m v1 v2 c 向上 m v1 v2 d 向上 m v1 v2 解析 设向上方向为正 忽略重力 根据动量定理 ft mv2 mv1 m v1 v2 地面对钢球的冲量方向向上 选项d正确 答案 d 对动量 动量定理的进一步理解 3 对动量定理的理解 1 方程左边是物体受到所有力的总冲量 而不是某一个力的冲量 其中力f可以是恒力 也可以是变力 如果合力是变力 则f是合力在t时间内的平均值 2 动量定理说明的是合力的冲量i合和动量的变化量 p的关系 i合与 p不仅大小相等 而且 p的方向与i合方向相同 3 动量定理的研究对象是单个物体 或物体系统 系统的动量变化等于在作用过程中组成系统的各个物体所受外力冲量的矢量和 而物体之间的作用力 内力 由大小相等 方向相反和等时性可知 不会改变系统的总动量 4 用动量定理解释现象 1 用动量定理解释的现象一般可分为两类 一类是物体的动量变化一定 这种情况下力的作用时间越短 力就越大 力的作用时间越长 力就越小 另一类是作用力一定 这种情况下力的作用时间越长 动量变化越大 力的作用时间越短 动量变化越小 分析问题时 要把哪个量一定 哪个量变化搞清楚 2 由动量定理解释现象时 关键分析清楚作用力 时间及动量变化量的情况 温馨提示 由动量定理ft p可知 在一些题目中 为了求解的简捷 往往可将合冲量与动量的变化量进行代换 典例2 蹦床 已成为奥运会的比赛项目 质量为m的运动员从床垫正上方h1高处自由落下 落垫后反弹的高度为h2 设运动员每次与床垫接触的时间为t 求在运动员与床垫接触的时间内运动员对床垫的平均作用力 空气阻力不计 重力加速度为g 思路点拨 运动员的整个过程可分为三个阶段 自由下落h1阶段 与床垫作用阶段 反弹竖直上升h2阶段 要求运动员对床垫的平均作用力 只要以运动员为研究对象 对运动员与床垫作用过程用动量定理即可解决 2 如下图所示 质量为m 2kg的物体 在水平力f 8n的作用下 由静止开始沿水平面向右运动 已知物体与水平面间的动摩擦因数 0 2 若f作用t1 6s后撤去 撤去f后又经t2 2s物体与竖直墙壁相碰 若物体与墙壁作用时间t3 0 1s 碰墙后反向弹回的速度v 6m s 求墙壁对物体的平均作用力 g取10m s2 答案 280n方向与f相反 互动探究 1 应用动量定理时应注意哪些问题 2 应用动量定理的基本思路是什么 核心突破 1 应用动量定理时应注意的问题 1 准确选择研究对象 并进行全面的受力分析 画出受力图 如果在过程中外力有增减 还需进行多次受力分析 2 在应用动量定理前必须建立一维坐标系 确定正方向 并在受力图上标出 在应用动量定理列式时 已知方向的动量 冲量均需加符号 与正方向一致时为正 反之为负 未知方向的动量 冲量通常先假设为正 解出后再判断其方向 动量定理的应用 3 不同时间的冲量可以求和 若各力的作用时间相同 且各外力为恒力 可以先求合力 再乘以时间求冲量 i合 f合t 若各外力作用时间不同 可以先求出每个外力在相应时间的冲量 然后求各外力冲量的矢量和 即i合 f1t1 f2t2 4 对过程较复杂的运动 可分段用动量定理 也可整个过程用动量定理 2 用动量定理解题的基本思路 1 确定研究对象 在中学阶段用动量定理讨论的问题 其研究对象一般仅限于单个物体 2 对物体进行受力分析 可以先求每个力的冲量 再求各力冲量的矢量和 合力的冲量 或先求合力 再求其冲量 3 抓住过程的初 末状态 选好正方向 确定各动量和冲量的正 负号 4 根据动量定理列方程 如有必要 还需要其他补充方程式 最后代入数据求解 典例3 如图所示 a b两小物块用平行于斜面的轻细线相连 均静止于斜面上 用平行于斜面向上的恒力拉a 使a b同时由静止起以加速度a沿斜面向上运动 经时间t1 细线突然被拉断 再经时间t2 b上滑到最高点 已知a b的质量分别为m1 m2 细线断后拉a的恒力不变 求b到达最高点时a的速度 思路点拨 以系统为研究对象 系统合力为f合 m1 m2 a 且细绳拉断前后 系统所受各个外力均未变化 全过程中b的动量增量为零 3 用线将金属块m和木块m连在一起浸没入水中 如图所示 开始时 m的上表面正好和水面相平 从静止释放后 系统以加速度a加速下沉 经t秒线断了 又经t 秒木块停止下沉 此时金属块的速度多大 设此时金属块没有碰到底面 利用动量定理求平均作用力 方法概述 物体运动过程中受力情况可能会发生变化 只要知道物体动量的变化 就可以应用动量定理求解物体所受的平均作用力 问题类型 动量定理常用于求解两种典型的平均作用力问题 1 打击 碰撞中短时间内的相互作用力 2 连续流体 如空气 水 尘埃 粒子 光子等 的冲击力等 解题思路 求解流体问题要注意物理模型的构建 一般取一段时间内 作用在某物体上的流体为研究对象 确定这部分流体的体积 质量 初末状态和受力情况 再利用相应的规律求解 典例 当雨滴从高空下落时 空气阻力随雨滴速度的增大而增大 因此经过一段距离后雨滴将匀速下落 这个速度称为雨滴下落的终极速度 已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v 且正比于球半径r 即阻力ff krv