物理粤教版选修3-5讲义专题1

一、动量和动量变化量的理解1．物体质量和速度的乘积叫动量，动量是矢量，方向与速度的方向相同．2．动量与动能的关系：Ek＝eq\f(p2,2m)或p＝eq\r(2mEk).3．动量的变化量Δp＝p′－p，Δp也是矢量，其方向与速度变化量的方向相同．若初、末动量在一条直线上，计算时可把矢量运算化为代数运算；若初、末动量不在一条直线上，运用平行四边形定则求解．[复习过关]1．(多选)下列关于动量的说法正确的是()A．动量相同的两个物体，质量大的动能小B．一个物体动量改变了，则速率一定改变C．一个物体的速率改变，它的动量一定改变D．一个物体的运动状态变化，它的动量一定改变答案ACD解析由动能公式Ek＝eq\f(p2,2m)可知A对；动量为矢量，动量发生变化有可能是速度方向发生变化，B错；同理C、D对．2．一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度向左飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45m/s，则这一过程中动量的变化量为()A．大小为3.6kg·m/s，方向向左B．大小为3.6kg·m/s，方向向右C．大小为12.6kg·m/s，方向向左D．大小为12.6kg·m/s，方向向右答案D解析选向左为正方向，则动量的变化量为Δp＝mv1－mv0××25)kg·m/s＝－12.6kg·m/s，大小为12.6kg·m/s，负号表示其方向向右，故D正确.3．一质量为m的小球以速度v在水平面内做匀速圆周运动，从如图1中的A点转过90°到达B点，小球动量的变化量是多少？图1答案eq\r(2)mv，与A点速度方向的夹角为135°解析如图所示．由于初、末动量不在一条直线上，由平行四边形定则可知Δp＝mΔv＝eq\r(mv2＋mv2)＝eq\r(2)mv.与A点速度方向的夹角为135°.二、冲量的理解和计算1．冲量的公式I＝Ft，矢量，方向与力的方向相同，反映了力的作用对时间的积累．2．冲量的计算：(1)直接由定义式I＝Ft计算．(2)F－t图象中可用图象与坐标轴围成的面积表示．[复习过关]4．关于冲量，下列说法正确的是()A．冲量是物体动量变化的原因B．作用在静止的物体上的力的冲量一定为零C．动量越大的物体受到的冲量越大D．冲量的方向就是物体受力的方向答案A解析力作用一段时间便有了冲量，而力作用一段时间后，物体的运动状态发生了变化，物体的动量也发生了变化，因此说冲量使物体的动量发生了变化，A选项正确．只要有力作用在物体上，经历一段时间，这个力便有了冲量I＝Ft，与物体处于什么运动状态无关，物体运动状态的变化情况，是所有作用在物体上的力共同产生的效果，所以B选项不正确．物体所受冲量I＝Ft与物体动量的大小p＝mv无关，C选项不正确．冲量是一个过程量，只有在某一过程中力的方向不变时，冲量的方向才与力的方向相同，故D选项不正确．5．(多选)静止在光滑水平面上的物体，受到水平拉力F的作用，拉力F随时间t变化的图象如图2所示，则下列说法中正确的是()图2A．0～4s内物体的位移为零B．0～4s内拉力对物体做功为零C．4s末物体的动量为零D．0～4s内拉力对物体冲量为零答案BCD三、动量定理的理解与计算1．动量定理的应用(1)定性解释一些物理现象：在动量变化一定的情况下，如果需要增大作用力，必须缩短作用时间．如果需要减小作用力，必须延长作用时间，这就是缓冲作用．(2)定量计算：在用动量定理计算有关问题时，要注意力必须是物体所受的合外力以及动量定理的矢量性，求解前先规定正方向，再简化为代数运算(一维碰撞时)．(3)动量定理是解决动力学问题的一种重要方法．对于只涉及物体运动时间而不涉及加速度的问题，用动量定理要比用牛顿运动定律解题方便得多．2．用动量定理解题的一般步骤(1)明确研究对象和物理过程．(2)分析研究对象在运动过程中的受力情况．(3)选取正方向，确定物体在运动过程中初、末状态的动量．(4)依据动量定理列方程、求解．[复习过关]6．(多选)对下列物理现象的解释，正确的是()A．击钉时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻B．跳远时，在沙坑里填沙，是为了增大作用力C．易碎品运输时，要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间，减小作用力D．在车内推车推不动，是因为合外力冲量为零答案CD解析用橡皮锤击钉子，橡皮锤与钉子接触时形变量比较大，延长了作用时间，使作用力减小，所以不用橡皮锤钉钉子，故A错误；跳远时，在沙坑里填沙，是为了增加运动员与沙子的作用时间，从而减小作用力，避免运动员受到伤害，故B错误；易碎品运输时，要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间，减小作用力，故C正确；在车内推车推不动，是因为合外力冲量为零，故D正确．7．(多选)如图3所示，把重物G压在纸带上，用一水平力缓慢拉动纸带，重物跟着纸带一起运动，若迅速拉动纸带，纸带将会从重物下抽出，解释这些现象的正确说法是()图3A．在缓慢拉动纸带时，重物和纸带间摩擦力小B．在迅速拉动纸带时，纸带给重物的摩擦力大C．在缓慢拉动纸带时，纸带给重物的冲量大D．在迅速拉动纸带时，纸带给重物的冲量小答案CD解析在缓慢拉动纸带时，重物与纸带之间是静摩擦力，在迅速拉动纸带时，它们之间是滑动摩擦力，静摩擦力与滑动摩擦力可认为相同．缓慢拉动纸带时，作用时间长，摩擦力的冲量大，重物的动量变化大，所以重物跟着纸带一起运动；迅速拉动纸带时，作用时间短，滑动摩擦力的冲量小，重物的动量变化小，所以重物几乎不动．8．如图4甲，物体A和B用轻绳相连挂在轻质弹簧下静止不动，A的质量为m，B的质量为M，当连接A、B的绳突然断开后，物体A上升经某一位置时的速度大小为v，这时物体B下落的速度大小为u，如图乙所示．在这段时间里，弹簧的弹力对物体A的冲量()图4A．mv B．mv－MuC．mv－mu D．mv＋mu答案D解析分别以A、B为研究对象，由动量定理得I－mgt1＝mv，Mgt2＝Mu，两物体的运动具有同时性，则t1＝t2，所以I＝mu＋mv.9．如图5所示，在光滑水平面上静止放着两个相互接触的木块A、B，质量分别为m1和m2，今有一子弹水平穿过两木块．设子弹穿过木块A、B的时间分别为t1和t2，木块对子弹的阻力恒为f，则子弹穿过两木块后，木块A的速度大小是()图5A.eq\f(ft1,m1) B.eq\f(ft1,m1＋m2)C.eq\f(ft1＋t2,m1＋m2) D.eq\f(ft1＋t2,m1)答案B解析设子弹穿过木块m1时，m1、m2的速度为v1，由动量定理ft1＝(m1＋m2)v1得v1＝eq\f(ft1,m1＋m2).10．如图6所示，水力采煤时，用水枪在高压下喷出强力的水柱冲击煤层，设水柱直径为d＝30cm，水速为v＝50m/s，假设水柱射在煤层的表面上，冲击煤层后水的速度变为零，求水柱对煤层的平均冲击力．(水的密度ρ×103kg/m图6答案×105N解析设在一小段时间Δt内，从水枪射出的水的质量为Δm，则Δm＝ρS·vΔt.以质量为Δm的水为研究对象，如题图所示，它在Δt时间内的动量变化Δp＝Δm·(0－v)＝－ρSv2Δt.设F为水对煤层的平均作用力，即冲力，F′为煤层对水的反冲力，以v的方向为正方向，根据动量定理(忽略水的重力)，有F′·Δt＝Δp＝－ρv2SΔt，即F′＝－ρSv2.根据牛顿第三定律知F＝－F′＝ρSv2.式中S＝eq\f(π,4)d2，代入数据解得F≈×105N.11．在水平地面的右端B处有一面墙，一小物块放在水平地面上的A点，质量m＝0.5kg，AB间距离s＝5m，如图7所示．小物块以初速度v0＝8m/s从A向B运动，刚要与墙壁碰撞时的速度v1＝7m/s，碰撞后以速度v2＝6m/s反向弹回．重力加速度g取10m/s2.求：图7(1)小物块从A向B运动过程中的加速度a的大小；(2)小物块与地面间的动摩擦因数μ；(3)若碰撞时间t＝0.05s，碰撞过程中墙面对小物块平均作用力F的大小．答案(1)1.5m/s2(2)0.15(3)130N解析(1)从A到B过程是匀减速直线运动，根据速度位移公式，有：a＝eq\f(v\o\al(2,1)－v\