高考物理总复习第六章碰撞与动量守恒基础课1动量和动量定理课件

第一页，共42页。[高考(ɡāokǎo)导航]考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析201520162017动量、动量定理、动量守恒定律及其应用ⅡⅠ卷·T35(2)：动量守恒和能量守恒Ⅱ卷·T35(2)：动量守恒和能量守恒Ⅰ卷·T35(2)：动量定理和能量观点Ⅱ卷·T35(2)：动量守恒和能量守恒Ⅲ卷·T35(2)：动量守恒和能量守恒Ⅰ卷·T14：动量守恒定律的应用Ⅲ卷·T20：动量定理的应用弹性碰撞和非弹性碰撞Ⅰ实验七：验证动量守恒定律

说明：只限于一维第二页，共42页。基础课1动量(dòngliàng)和动量(dòngliàng)定理第三页，共42页。动量(dòngliàng)1.定义：运动物体(wùtǐ)的质量和 的乘积叫做物体(wùtǐ)的动量，通常用p来表示。2.表达式：p＝ 。3.单位： 。4.标矢性：动量是矢量，其方向和 方向相同。知识(zhīshi)排查速度mvkg·m/s速度第四页，共42页。冲量(chōngliàng)1.定义：力和力的 的乘积叫做这个力的冲量。公式：I＝ 。2.单位：冲量的单位是 ，符号是 。3.方向(fāngxiàng)：冲量是矢量，冲量的方向(fāngxiàng)与力的方向(fāngxiàng) 。作用(zuòyòng)时间Ft牛·秒N·s相同第五页，共42页。1.内容：物体所受 的冲量等于物体 的变化。2.表达式：Ft＝Δp＝p′－p。3.矢量性：动量变化量的方向(fāngxiàng)与 的方向(fāngxiàng)相同，可以在某一方向(fāngxiàng)上用动量定理。动量定理(dònɡliànɡdìnɡlǐ)合外力(wàilì)动量合外力第六页，共42页。1.(2017·北京西城区模拟)(多选)关于动量和冲量，下列说法正确的是() A.物体所受合外力的冲量的方向与物体动量的方向相同 B.物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化 C.物体所受合外力的冲量等于物体的动量 D.物体动量的方向与物体的运动(yùndòng)方向相同 解析物体所受合外力的冲量的方向与合外力的方向相同，与物体动量变化量的方向相同，与动量的方向不一定相同，故选项A错误；由动量定理可知，物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化，故选项B正确，C错误；物体的动量p＝mv，故物体动量的方向与物体的运动(yùndòng)方向相同，选项D正确。 答案BD小题(xiǎotí)速练第七页，共42页。2.一质量为m＝100g的小球从高h＝0.8m处自由下落，落到一个厚软垫上，若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了t＝0.2s，以向下为正方向(fāngxiàng)，则在这段时间内，软垫对小球的冲量为(重力加速度大小g取10m/s2)() A.0.4N·s B.－0.4N·s C.0.6N·s D.－0.6N·s答案(dáàn)D第八页，共42页。冲量、动量及动量变化(biànhuà)的计算1.冲量的计算方法 (1)计算冲量可以使用定义式I＝Ft求解，此方法仅限于恒力的冲量，无需考虑物体的运动状态。 (2)利用F－t图象计算，F－t围成的面积(miànjī)可以表示冲量，该种方法可以计算变力的冲量。第九页，共42页。2.动量、动能、动量变化(biànhuà)量的比较第十页，共42页。1.(多选)对任何一个(yīɡè)固定质量的物体，下列说法正确的是() A.物体的动量发生变化，其动能一定发生变化 B.物体的动量发生变化，其动能不一定发生变化 C.物体的动能发生变化，其动量一定发生变化 D.物体的动能发生变化，其动量不一定发生变化 解析物体的动量发生变化，可能是方向改变也可能是大小改变，所以物体的动能不一定发生变化，故选项A错误，B正确；物体的动能变化，速度大小一定变化，则动量一定发生变化，故选项C正确，D错误。 答案BC第十一页，共42页。2.(2018·河南郑州市调研)(多选)如图1所示，两个质量相等的物体在同一高度(gāodù)沿倾角不同的两个光滑斜面由静止开始自由下滑，不计空气阻力，在它们到达斜面底端的过程中()A.重力的冲量相同B.斜面弹力的冲量不同(bùtónɡ)C.斜面弹力的冲量均为零D.合力的冲量不同(bùtónɡ)图1第十二页，共42页。答案(dáàn)BD第十三页，共42页。3.(2017·安徽合肥一模)质量为0.2kg的球竖直向下以6m/s的速度落至水平地面，再以4m/s的速度反向弹回。取竖直向上为正方向，在小球与地面接触的时间内，关于(guānyú)球的动量变化量Δp和合外力对小球做的功W，下列说法正确的是() A.Δp＝2kg·m/sW＝－2J B.Δp＝－2kg·m/sW＝2J C.Δp＝0.4kg·m/sW＝－2J D.Δp＝－0.4kg·m/sW＝2J第十四页，共42页。答案(dáàn)A第十五页，共42页。4.(2017·全国卷Ⅲ，20)(多选)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(shíjiān)t变化的图线如图2所示，则()A.t＝1s时物块的速率(sùlǜ)为1m/sB.t＝2s时物块的动量大小为4kg·m/sC.t＝3s时物块的动量大小为5kg·m/sD.t＝4s时物块的速度为零图2

第十六页，共42页。答案(dáàn)AB第十七页，共42页。动量定理(dònɡliànɡdìnɡlǐ)的理解和应用1.理解动量定理的要点 (1)应用动量定理时研究对象既可以是单一物体，也可以是系统，当为系统时不考虑(kǎolǜ)内力的冲量。 (2)求合力的冲量的方法有两种：第一先求合力再求合力冲量，第二求出每个力的冲量再对冲量求矢量和。 (3)动量定理是矢量式，列方程之前先规定正方向。第十八页，共42页。2.用动量定理解释现象 (1)Δp一定时，F的作用时间越短，力就越大；时间越长，力就越小。 (2)F一定，此时力的作用时间越长，Δp就越大；力的作用时间越短，Δp就越小。 分析问题时，要把哪个量一定，哪个量变化(biànhuà)搞清楚。3.动量定理的两个重要应用 (1)应用I＝Δp求变力的冲量。 (2)应用Δp＝FΔt求动量的变化(biànhuà)量。第十九页，共42页。【典例】一辆轿车强行超车时，与另一辆迎面驶来的轿车相撞，两车相撞后，两车车身因相互挤压，皆缩短了0.5m，据测算两车相撞前速率约为30m/s。则： (1)试求车祸中车内质量(zhìliàng)约60kg的人受到的平均冲力是多大？ (2)若此人系有安全带，安全带在车祸过程中与人体的作用时间是1s，求这时人体受到的平均冲力为多大？第二十页，共42页。解析(jiěxī)(1)两车相撞时认为人与车一起做匀减速运动直到停止，位移为0.5m。答案(dáàn)(1)5.4×104N(2)1.8×103N第二十一页，共42页。用动量定理(dònɡliànɡdìnɡlǐ)解题的基本思路第二十二页，共42页。1.下列解释中正确的是() A.跳高时，在落地(luòdì)处垫海绵是为了减小冲量 B.在码头上装橡皮轮胎，是为了减小渡船靠岸过程受到的冲量 C.动量相同的两个物体受相同的制动力作用，质量小的先停下来 D.人从越高的地方跳下，落地(luòdì)时越危险，是因为落地(luòdì)时人受到的冲量越大第二十三页，共42页。解析跳高时，在落地处垫海绵是为了延长作用时间减小冲力，不是减小冲量，故选项A错误；在码头上装(shàngzhuāng)橡皮轮胎，是为了延长作用时间，从而减小冲力，不是减小冲量，故选项B错误；动量相同的两个物体受相同的制动力作用，根据动量定理Ft＝mv，则知运动时间相等，故选项C错误；从越高的地方跳下，落地时速度越大，动量越大，则冲量越大，故选项D正确。答案D第二十四页，共42页。图3第二十五页，共42页。解析(jiěxī)根据动量定理得Δp＝mgt＝60×10×1kg·m/s＝600kg·m/s，故选项A正确。答案A第二十六页，共42页。3.质量(zhìliàng)为1kg的物体做直线运动，其速度—时间图象如图4所示。则物体在前10s内和后10s内所受外力的冲量分别是()A.10N·s，10N·s B.10N·s，－10N·sC.0，10N·s D.0，－10N·s图4第二十七页，共42页。解析由图象可知，在前10s内初、末状态(zhuàngtài)的动量相同，p1＝p2＝5kg·m/s，由动量定理知I1＝0；在后10s内末状态(zhuàngtài)的动量p3＝－5kg·m/s，由动量定理得I2＝p3－p2＝－10N·s，故选项D正确。答案D第二十八页，共42页。4.(多选)从2017年6月5日起至年底，兰州交警采取五项措施部署预防较大道路交通事故工作。在交通事故中，汽车与拖车脱钩有时发生(fāshēng)。如图5所示，质量为M的汽车带着质量为m的拖车在平直公路上以加速度a匀加速前进，当速度为v0时拖车突然与汽车脱钩，到拖车停下瞬间司机才发现。若汽车的牵引力一直未变，车与路面间的动摩擦因数为μ，那么从脱钩到拖车刚停下的过程中，下列说法正确的是()图5第二十九页，共42页。第三十页，共42页。答案(dáàn)CD第三十一页，共42页。应用动量定理(dònɡliànɡdìnɡlǐ)解决流体问题，建立“柱状模型”对于“连续”质点系发生持续作用，物体动量(或其他量)连续发生变化这类问题的处理思路是：正确选取研究对象，即选取很短时间Δt内动量(或其他量)发生变化的那部分(bùfen)物体作为研究对象，建立如下的“柱状模型”：在时间Δt内所选取的研究对象均分布在以S为截面积、长为vΔt的柱体内，这部分(bùfen)质点的质量为Δm＝ρSvΔt，以这部分(bùfen)质量为研究对象，研究它在Δt时间内动量(或其他量)的变化情况，再根据动量定理(或其他规律)求出有关的物理量。第三十二页，共42页。模型一流体(liútǐ)类问题流体及其特点通常液体流、气体流等被广义地视为“流体”，质量具有连续性，通常已知密度ρ分析步骤1建立“柱状”模型，沿流速v的方向选取一段柱形流体，其横截面积为S2微元研究，作用时间Δt内的一段柱形流体的长度为Δl，对应的质量为Δm＝ρSvΔt3建立方程，应用动量定理研究这段柱状流体第三十三页，共42页。【例1】[2016·全国卷Ⅰ，35(2)]某游乐园入口(rùkǒu)旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g。求 (ⅰ)喷泉单位时间内喷出的水的质量； (ⅱ)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度。第三十四页，共42页。解析(ⅰ)在刚喷出一段很短的Δt时间(shíjiān)内，可认为喷出的水柱保持速度v0不变。该时间(shíjiān)内，喷出水柱高度Δl＝v0Δt①喷出水柱质量Δm＝ρΔV②其中ΔV为水柱体积，满足ΔV＝ΔlS③(ⅱ)设玩具底面相对于喷口的高度为h由玩具受力平衡得F冲＝Mg④其中(qízhōng)，F冲为水柱对玩具底部柱的作用力由牛顿第三定律知F压＝F冲⑤其中(qízhōng)，F压为玩具底部对水柱的作用力，v′为水柱到达玩具底部时的速度第三十五页，共42页。在很短Δt时间内，冲击玩具水柱的质量为ΔmΔm＝ρv0SΔt⑦由题意可知，在竖直方向上，对该部分(bùfen)水柱应用动量定理得－(F压＋Δmg)Δt＝－Δmv′⑧由于Δt很小，Δmg也很小，可以忽略，⑧式变为F压Δt＝Δmv′⑨第三十六页，共42页。将动量定理应用于流体时，应在任意时刻Δt时从流管中取出一个(yīɡè)在流动方向上的截面1和2围起来的柱体体积ΔV，在此柱体内截取一微小流束Δl，将“无形”流体变为“有形”实物Δm，则在Δt时间内质量为Δm的柱形流体的动量变化为Δp，即F·Δt＝Δmv2－Δmv1。第三十七页，共42页。模型二微粒(wēilì)类问题微粒及其特点通常电子流、光子流、尘埃等被广义地视为“微粒”，质量具有独立性，通常给出单位体积内粒子数n分析步骤1建立“柱体”模型，沿运动的方向选取一段微元，柱体的横截面