高考物理复习之动量冲量动量定理课件.ppt

动量冲量动量定理 2009高考复习之 一 动量 p 1 定义 p mv有大小和方向 是矢量 单位 kg m s 1 2 物理意义 描述物体机械运动状态的物理量 3 动量变化 运算应用平行四边形定则 如果运动变化在同一直线 那么选定一个正方向 动量变化运算便简化为代数运算 p p2 p1 mv2 mv1 二 冲量 i 1 定义 i f t有大小和方向 是矢量 单位 n s 2 物理意义 描述力在某段时间内积累效应的物理量 是过程量 3 冲量的计算 恒力的冲量可用i f t计算 变力指大小和方向改变的力 冲量不能用f t计算 一般是根据动量定理 用动量改变量 p来计算 4 冲量是指某个力而言 计算某一个力冲量与其他力无关 而求对一个物体的冲量一般指的是合外力冲量 三 动量定理1 定理内容 物体所受合外力的冲量等于它动量的变化的表达式 ft mv mv 2 动量定理是根据牛顿第二定律f ma 运动学公式v v0 at和力f是恒定的情况下推导出来的 因此能用牛顿第二定律和运动学公式能解的恒力问题 凡不涉及加速度和位移的 用动量定理求解较为方便 同时要注意的是 动量定理也适用于随时间变化的变力问题 3 牛顿第二定律的动量表达式为f p p t 要用其解释一些生活中现象 如玻璃杯落在水泥地摔碎而落在地毯上无事 4 应用动量定理解题的步骤 1 选取研究对象 2 确定所研究的物理过程及初 末状态 3 分析研究过程中物体的受力情况 4 根据动量定理形式 规定正方向 5 解方程 统一单位 求解 例1 如图5 1 1所示 质量为2kg的物体沿倾角为30 高为h 5m的光滑斜面由静止从顶端下滑到底端的过程中 求 1 重力的冲量 2 支持力的冲量 3 合外力的冲量 g 10m s2 解析 求某个力的冲量时 只有恒力才能用公式i f t 而对于变力一般用动量定理求解 此题物体下滑过程中各力均为恒力 所以只要求出力作用时间便可用i ft求解 由牛顿第二定律f ma得下滑的加速度a g sin 5m s2 由s 1 2 at2得下滑时间 所以重力的冲量ig mg t 2 10 2 40n s 支持力的冲量if f t mgcos30 t 20n s 合外力的冲量if合 f合 t mgsin30 t 20n s 点评 某个力的冲量与合外力的冲量要注意区分 如5 1 2图 物重10n 放在桌面上静止不动 经历时间10秒钟 重力的冲量不是0而是ig g t 10 10 100n s 例2 如图5 1 3把重物g压在纸带上 用一水平力缓缓拉动纸带 重物跟着一起运动 若迅速拉动纸带 纸带将会从重物下面抽出 解释这些现象的正确说法 a 在缓缓拉动纸带时 重物和纸带间的摩擦力大b 在迅速拉动时 纸带给重物的摩擦力小c 在缓缓拉动时 纸带给重物的冲量可能大d 在迅速拉动时 纸带给重物的冲量可能小 cd 解析 在缓缓拉动时 两物体之间的作用力是静摩擦力 在迅速拉动时 它们之间的作用力是滑动摩擦力 由于滑动摩擦力f n 是动摩擦因数 而最大静摩擦力fm mn m是静摩擦系数 且 m 一般情况下可以认为f fm即滑动摩擦力f近似等于最大静摩擦力fm 因此 一般情况是 缓拉 摩擦力小 快拉 摩擦力大 故判断a b都错 缓拉纸带时 摩擦力虽小些 但作用时间可以很长 故重物获得的冲量 即动量的改变量可以很大 所以能把重物带动 快拉时 摩擦力虽大些 但作用时间很短 故冲量小 所以重物动量的改变量小 因此答案c d正确 例3 某消防队员从一平台上跳下 下落2m后双脚触地 接着他用双腿弯曲的方法缓冲 使自身重心又下降了0 5m 在着地过程中 对他双脚的平均作用力估计为 a 自身所受重力的2倍b 自身所受重力的5倍c 自身所受重力的8倍d 自身所受重力的10倍 b 解析 本题问题情景清晰 是一道应用动量定量解释物理现象的好题 为了使得从高处跳下时减少地面对双腿的冲击力 应减少h 跳下前的高度 增大 h 双脚弯曲时重心下移的距离 即不宜笔直跳下 应先蹲下后再跳 着地时应尽可能向下弯曲身体 增大重心下降的距离 实际操作中 还有很多方法可以缓冲地面的作用力 如先使前脚掌触地等 也可同样运用动量定理解释 对本题分析如下 下落2m双脚刚着地时的速度为v 触地后 速度从v减为0的时间可以认为等于双腿弯曲又使重心下移 h 0 5m所需时间 在估算过程中 可把地面对他双脚的力简化为一个恒力 故重心下降过程可视为匀减速过程 从而有 t h v平均 h v 2 2 h v 在触地过程中 有 n mg t m v 即n mg m v t mg mv 2 h v mg mv2 2h mg mgh h 5mg 因此答案b正确 点评 题中的 n mg t m v 许多同学在独立做题时容易做成n t m v而得出n 4mg的错误结论 例5 据报载 1962年 一架 子爵号 客机 在美国伊利奥特市上空与一只天鹅相撞 客机坠毁 十七人丧生 1980年 一架英国 鸽式 战斗机在威夫士地区上空与一只秃鹰相撞 飞机坠毁 飞行员弹射逃生 小小的飞禽何以能撞毁飞机这样的庞然大物 下面我们通过简要计算来说明这一问题 解析 设鸟的质量m 1 0kg 鸟的身长l 15cm 除去毛 鸟与飞机相撞面积s 0 01m2 相撞前鸟的速度约为0 因远小于飞机速度 相撞后其速度与飞机相同 飞机飞行速度v 600m s 现代超音速飞机的飞行速度是声速的二到三倍 因飞机质量m m 故相撞过程中飞机速度不变 因此 撞击时间t l v 0 15 600s 2 5 10 4s 取鸟为研究对象 因撞击时间极短 因此可认为撞击时间内 鸟受到飞机对它的撞击力为f 根据动量定理可得 f t mv1 mv0f mv1 mv0 t 1 0 600 2 5 10 4n 2 4 106n 这里所求出的撞击力f 实际上只是撞击时间内的平均值 可近似认为撞击