【导与练】高考物理一轮复习 第13章第1单元 动量 动量定理课件 新人教版.ppt

第十三章动量守恒定律 一 冲量1 定义 力和力的的乘积 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 二 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 作用时间 力 时间 动量 质量 速度 mv 3 动量的三性 1 矢量性 方向与的方向相同 2 瞬时性 动量是描述物体运动状态的物理量 动量定义中的速度是瞬时速度 是针对某一而言的 3 相对性 大小与参考系的选择有关 通常情况是指相对的动量 4 动量与动能的大小关系 p 三 动量定理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 速度 时刻 地面 冲量 动量 冲量 1 下面的说法不正确的是 a 物体运动的方向就是它的动量方向b 如果物体的速度发生变化 则物体受到的合外力的冲量一定不为零c 如果合外力对物体的冲量不为零 则合外力一定使物体的动能增加d 作用在物体上的合外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 则合外力的冲量一定不为零 所以选项b正确 动量定理说明合外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 下列关于动量的说法中正确的是 a 质量大的物体动量一定大b 质量和速率都相同的物体动量一定相同c 一个物体的速率改变 它的动量不一定改变d 一个物体的运动状态变化 它的动量一定改变解析 根据动量的定义p mv 它由速度和质量共同决定 故a错 又因动量是矢量 它的方向与速度方向相同 而质量和速率都相同的物体 其动量大小一定相同 方向不一定相同 故b错 一个物体速率改变则它的动量大小一定改变 故c错 物体的运动状态变化指速度发生变化 它的动量也就发生了变化 故d对 答案 d 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 如右图所示 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素 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 对冲量的理解与计算 1 对冲量的理解 1 时间性 冲量是在力时间上的积累 讨论冲量一定要明确是哪个力在哪段时间上的冲量 即冲量是过程量 2 矢量性 当力f为恒力时 i的方向与力f的方向相同 当力f为变力时 i的方向由动量的变化量的方向确定 3 绝对性 只要有力的作用就存在冲量 恒定作用力的冲量不会为零 合力的冲量可能为零 变力的冲量也可能为零 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 与该冲量作用效果无关 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 由于钻头所受阻力与深度成正比 所以可以采用平均值法求解 答案 2500n s 1 人们常说 滴水穿石 请你根据下面所提供的信息 估算水对石头的冲击力的大小 一瀑布落差为h 20m 水流量为q 0 10m3 s 水的密度 1 0 103kg m3 水在最高点和落至石头上后的速度都认为是零 落在石头上的水立即流走 在讨论石头对水作用时可以不考虑水的重力 g取10m s2 答案 2 103n 对动量 动量定理的进一步理解 1 动量与动能的比较 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 如果合外力是变力 则f是合外力在t时间内的平均值 2 动量定理说明的是合外力的冲量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 动力学问题中的应用 在不涉及加速度和位移的情况下 研究运动和力的关系时 用动量定理求解一般较为方便 因为动量定理不仅适用于恒力作用 也适用于变力 而且也不需要考虑运动过程的细节 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 此时力的作用时间越短 力就越大 时间越长 力就越小 另一类是作用力一定 此时力的作用时间越长 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 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 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 某煤矿利用高压喷出的强有力的水柱冲击煤层采煤 设水柱沿水平方向垂直射在煤层表面上 并且水柱冲击煤层后速度即变为零向下流去 已知喷出的水速度为100m s 水柱的直径为20mm 求水柱对煤层平均冲击力的大小 答案 3 14 103n 动量定理的应用 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 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 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 本题中 由于恒力大小 斜面的倾角及a b与斜面间的动摩擦因数均未知 故分别对a b运动的每一个过程应用动量定理建立方程时有一定困难 若以系统为研究对象 系统合外力为f合 m1 m2 a 且注意到 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 总质量为m的列车沿平直轨道匀速行驶 其末节车厢质量为m 途中脱钩 司机发觉时 列车已行驶了时间t 于是司机即刻关闭发动机 列车滑行前进 设车运动阻力跟车重成正比 列车的牵引力不变 当列车和车厢都静止时 求列车多行驶的时间 t 解析 常规解法是利用牛顿第二定律和运动学公式求解 分别对脱钩前 关闭发动机时 列车和机车厢都停下等状态及过程列出方程求解 而如果突破常规 利用动量定理求解则可突出新意 解法简单明了 1 2012年合肥模拟 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小时内杯中水位上升了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 答案 a 答案 a 3 2012年阜阳模拟 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 合外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 4 2012年淮南模拟 足够长的水平传送带始终以速度v匀速运动