河北省沧州市高考物理一轮复习 第2节 动量定理课件.ppt

二 动量定理 引入 一 动量定理 质量为m的物体在合力f的作用下 经过时间t 速度由v变为v v f作用的时间为t 物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化 这就是动量定理 表达式如上 由牛顿第二定律 f ma 所以 而 所以 即 二 对动量定理的理解 1 动量定理是矢量式 合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同 合外力冲量的方向可以跟初动量方向相同 也可以相反 例如 匀加速直线运动合外力冲量方向与初动量方向相同 匀减速直线运动合外力冲量方向与初动量方向相反 2动量定理的应用范围广阔事实证明 动量定理不但适用于恒力 也适用于随时间变化的变力 对于变力情况 动量定理中的f应理解为变力在作用时间内的平均值 动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的问题 还可以解决曲线运动中的有关问题 将较难的计算问题转化为较易的计算问题 动量定理说明的是合外力的冲量与动量变化的关系 反应力对时间的积累效果 与物体的初末动量无必然联系 动量变化的方向与合外力的冲量方向相同 而物体在某一时刻的动量方向跟合外力的冲量方向无必然联系 定理不仅适用于单个物体 也适用于物体系 对物体系 只需分析系统受的外力 而不必考虑系统内力 系统内力不改变系统的总动量 3 应用动量定理解题的一般步骤 1 确定研究对象和物理过程 并对研究对象做出受力分析 2 选定正方向 确定初末状态 3 确定在物理过程中研究对象所受合外力的冲量和动量的变化 4 由动量定理列等式 统一单位后代入数据求解 例题 如图所示 一质量为m的小球 以速度v碰到墙壁上 被反弹回来的速度大小仍是v 若球与墙壁的接触时间为t 求小球在与墙相碰时所受的合力 解析 取向左的方向为正方向 对小球与墙相碰的物理过程 应用动量定理有 所以 方向向左 与碰后速度方向相同 三 动量定理的应用举例 由动量定理判断物体的冲量变化甲 乙两个质量相同的物体 以相同的初速度分别在粗糙程度不同的水平面上运动 乙物体先停下来 甲物体又经较长时间停下来 下面叙述中正确的是 a 甲物体受到的冲量大于乙物体受到的冲量b 两个物体受到的冲量大小相等c 乙物体受到的冲量大于甲物体受到的冲量d 无法判断 b 由动量大小判断外力大小质量为0 1kg的小球 以10m s的速度水平撞击在竖直放置的厚钢板上 而后以7m s的速度被反向弹回 设撞击的时间为0 01s 并取撞击前钢球速度的方向为正方向 则钢球受到的平均作用力为 a 30nb 30nc 170nd 170n d 一个质量为100g的小球从0 8m高处自由下落到一个软垫上 若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了0 2s 则这段时间内软垫对小球的冲量为 g取10m s2 不计空气阻力 解析 根据动量定理 设向上为正 f mg t 0 mv0 v02 2gh 由 得到ft 0 6n s 3 应用动量定理解题的一般步骤 1 确定研究对象和物理过程 并对研究对象做出受力分析 2 选定正方向 确定初末状态 3 确定在物理过程中研究对象所受合外力的冲量和动量的变化 4 由动量定理列等式 统一单位后代入数据求解 对此类问题中重力的取舍不清楚 题目中所给的0 2s并没有直接用上 但题目中的0 2s告诉我们作用时间t较长 重力作用不能忽略 我们可以进一步剖析此题 由题目中所给的0 2s时间 可以求出软垫对小球的冲力为 f 0 6 0 2 3n 而重力为mg 1n 相差不了多少 重力不能忽略 而假设作用的时间为0 002s时 则 f 300n 与重力mg相比 f mg 重力可以忽略 点拨 在处理此类问题时 若作用时间极短 大约小于0 01s 计算中可以忽略重力影响 若时间较长 则重力的影响是不能忽略的 应用动量定理忽略中间过程质量为m的物体静止在足够大的水平面上 物体与桌面的动摩擦因数为 有一水平恒力f作用于物体上 并使之加速前进 经t1秒后去掉此恒力 求物体运动的总时间t 分段 总过程 质量1kg的铁球从沙坑上方由静止释放 下落1s落到沙子表面上 又经过0 2s 铁球在沙子内静止不动 假定沙子对铁球的阻力大小恒定不变 求铁球在沙坑里运动时沙子对铁球的阻力 g 10m s2 60n 如图所示 滑块a和滑块b紧靠在一起放置于光滑水平面上 一子弹以某一速度射入滑块a 最后由滑块b穿出 已知滑块a的质量ma 1kg 滑块b的质量mb 2kg 子弹在滑块中所受的阻力恒为f 3000n 若子弹穿过a的时间ta 0 1s 穿过b的时间tb 0 2s 求 1 滑块a对滑块b的推力多大 2 两块的最终速度各多大 与整体隔离方法的结合 解析 1 对子弹穿过a的过程 以a和b为研究对象 由动量定理得 在这一过程中a b不会分离 对b物体由动量定理得 所以 2 子弹穿过a后 a以 m s 向右做匀速直线运动 子弹穿过b的过程 对b由动量定理得 解得b的最终速度 m s 方向向右 质量为m的金属块和质量为m的木块通过细线系在一起 从静止开始以加速度a在水中下沉 经过时间t线断裂 金属块和木块分开 再经过时间t 木块将停止下沉 设金属块尚未沉到水底 求此时金属块的运动速度 m m a t t m 表面看似分离其实可看成整体的情况 m m a 系统内力并不改变系统的动量 一对相互作用力对系统的总冲量为零 一辆机车后面拉着一辆拖车 机车质量为m 拖车质量为m 开始由静止以加速度a做匀加速直线运动 经过t1脱钩断开 后又经过t2时间拖车速度减小为零 问此时机车速度为多少 自动步枪每分钟能射出600颗子弹 每颗子弹的质量为20g 以500m s的速度射出枪口 求因射击而使人受到的反冲力的大小 100n 有一宇宙飞船 它的正面面积0 98m2 以v 2 103m s的速度飞入一宇宙微粒尘区 每一微粒平均质量m 2 10 4g 若此尘区每立方米的空间有一个微粒 则为使飞船的速度不变 飞船的牵引力应增加多少 设微粒与飞船外壳相碰后附着于飞船上 784n 流体问题初步 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 顶端与竖直墙壁接触 现打开尾端阀门 气体往外喷出 设喷口面积为s 气体密度为 气体往外喷出的速度为v 则气体刚喷出时钢瓶顶端对竖直墙的作用力大小是 a sb 2 sc 2s 2d 2s d 实际问题的应用为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强 小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台 测得1小时内杯中水上升了45mm 查询得知 当时雨滴竖直下落速度约为12m s 据此估算该压强约为 设雨滴撞击睡莲后无反弹 不计雨滴重力 雨水的密度为1 103kg m3 a 0 15pab 0 54pac 1 5pad 5 4pa a 如图甲所示 一轻弹簧的两端分别与质量为m1和m2的两物块相连接 并且静止在光滑的水平面上 现使m1瞬时获得水平向右的速度3m s 以此刻为