2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第六章 碰撞與動量守恒 基礎(chǔ)課1 動量和動量定理課件.ppt

高考導(dǎo)航 基礎(chǔ)課1動量和動量定理 動量 1 定義 運(yùn)動物體的質(zhì)量和的乘積叫做物體的動量 通常用p來表示 2 表達(dá)式 p 3 單位 4 標(biāo)矢性 動量是矢量 其方向和方向相同 知識排查 速度 mv kg m s 速度 沖量 1 定義 力和力的的乘積叫做這個力的沖量 公式 I 2 單位 沖量的單位是 符號是 3 方向 沖量是矢量 沖量的方向與力的方向 作用時間 Ft 牛 秒 N s 相同 1 內(nèi)容 物體所受的沖量等于物體的變化 2 表達(dá)式 Ft p p p 3 矢量性 動量變化量的方向與的方向相同 可以在某一方向上用動量定理 動量定理 合外力 動量 合外力 1 2017 北京西城區(qū)模擬 多選 關(guān)于動量和沖量 下列說法正確的是 A 物體所受合外力的沖量的方向與物體動量的方向相同B 物體所受合外力的沖量等于物體動量的變化C 物體所受合外力的沖量等于物體的動量D 物體動量的方向與物體的運(yùn)動方向相同解析物體所受合外力的沖量的方向與合外力的方向相同 與物體動量變化量的方向相同 與動量的方向不一定相同 故選項A錯誤 由動量定理可知 物體所受合外力的沖量等于物體動量的變化 故選項B正確 C錯誤 物體的動量p mv 故物體動量的方向與物體的運(yùn)動方向相同 選項D正確 答案BD 小題速練 2 一質(zhì)量為m 100g的小球從高h(yuǎn) 0 8m處自由下落 落到一個厚軟墊上 若從小球接觸軟墊到小球陷至最低點(diǎn)經(jīng)歷了t 0 2s 以向下為正方向 則在這段時間內(nèi) 軟墊對小球的沖量為 重力加速度大小g取10m s2 A 0 4N sB 0 4N sC 0 6N sD 0 6N s 答案D 沖量 動量及動量變化的計算 1 沖量的計算方法 1 計算沖量可以使用定義式I Ft求解 此方法僅限于恒力的沖量 無需考慮物體的運(yùn)動狀態(tài) 2 利用F t圖象計算 F t圍成的面積可以表示沖量 該種方法可以計算變力的沖量 2 動量 動能 動量變化量的比較 1 多選 對任何一個固定質(zhì)量的物體 下列說法正確的是 A 物體的動量發(fā)生變化 其動能一定發(fā)生變化B 物體的動量發(fā)生變化 其動能不一定發(fā)生變化C 物體的動能發(fā)生變化 其動量一定發(fā)生變化D 物體的動能發(fā)生變化 其動量不一定發(fā)生變化解析物體的動量發(fā)生變化 可能是方向改變也可能是大小改變 所以物體的動能不一定發(fā)生變化 故選項A錯誤 B正確 物體的動能變化 速度大小一定變化 則動量一定發(fā)生變化 故選項C正確 D錯誤 答案BC 2 2018 河南鄭州市調(diào)研 多選 如圖1所示 兩個質(zhì)量相等的物體在同一高度沿傾角不同的兩個光滑斜面由靜止開始自由下滑 不計空氣阻力 在它們到達(dá)斜面底端的過程中 A 重力的沖量相同B 斜面彈力的沖量不同C 斜面彈力的沖量均為零D 合力的沖量不同 圖1 答案BD 3 2017 安徽合肥一模 質(zhì)量為0 2kg的球豎直向下以6m s的速度落至水平地面 再以4m s的速度反向彈回 取豎直向上為正方向 在小球與地面接觸的時間內(nèi) 關(guān)于球的動量變化量 p和合外力對小球做的功W 下列說法正確的是 A p 2kg m sW 2JB p 2kg m sW 2JC p 0 4kg m sW 2JD p 0 4kg m sW 2J 答案A 4 2017 全國卷 20 多選 一質(zhì)量為2kg的物塊在合外力F的作用下從靜止開始沿直線運(yùn)動 F隨時間t變化的圖線如圖2所示 則 A t 1s時物塊的速率為1m sB t 2s時物塊的動量大小為4kg m sC t 3s時物塊的動量大小為5kg m sD t 4s時物塊的速度為零 圖2 答案AB 動量定理的理解和應(yīng)用 1 理解動量定理的要點(diǎn) 1 應(yīng)用動量定理時研究對象既可以是單一物體 也可以是系統(tǒng) 當(dāng)為系統(tǒng)時不考慮內(nèi)力的沖量 2 求合力的沖量的方法有兩種 第一先求合力再求合力沖量 第二求出每個力的沖量再對沖量求矢量和 3 動量定理是矢量式 列方程之前先規(guī)定正方向 2 用動量定理解釋現(xiàn)象 1 p一定時 F的作用時間越短 力就越大 時間越長 力就越小 2 F一定 此時力的作用時間越長 p就越大 力的作用時間越短 p就越小 分析問題時 要把哪個量一定 哪個量變化搞清楚 3 動量定理的兩個重要應(yīng)用 1 應(yīng)用I p求變力的沖量 2 應(yīng)用 p F t求動量的變化量 典例 一輛轎車強(qiáng)行超車時 與另一輛迎面駛來的轎車相撞 兩車相撞后 兩車車身因相互擠壓 皆縮短了0 5m 據(jù)測算兩車相撞前速率約為30m s 則 1 試求車禍中車內(nèi)質(zhì)量約60kg的人受到的平均沖力是多大 2 若此人系有安全帶 安全帶在車禍過程中與人體的作用時間是1s 求這時人體受到的平均沖力為多大 解析 1 兩車相撞時認(rèn)為人與車一起做勻減速運(yùn)動直到停止 位移為0 5m 答案 1 5 4 104N 2 1 8 103N 用動量定理解題的基本思路 1 下列解釋中正確的是 A 跳高時 在落地處墊海綿是為了減小沖量B 在碼頭上裝橡皮輪胎 是為了減小渡船靠岸過程受到的沖量C 動量相同的兩個物體受相同的制動力作用 質(zhì)量小的先停下來D 人從越高的地方跳下 落地時越危險 是因為落地時人受到的沖量越大 解析跳高時 在落地處墊海綿是為了延長作用時間減小沖力 不是減小沖量 故選項A錯誤 在碼頭上裝橡皮輪胎 是為了延長作用時間 從而減小沖力 不是減小沖量 故選項B錯誤 動量相同的兩個物體受相同的制動力作用 根據(jù)動量定理Ft mv 則知運(yùn)動時間相等 故選項C錯誤 從越高的地方跳下 落地時速度越大 動量越大 則沖量越大 故選項D正確 答案D 圖3 解析根據(jù)動量定理得 p mgt 60 10 1kg m s 600kg m s 故選項A正確 答案A 3 質(zhì)量為1kg的物體做直線運(yùn)動 其速度 時間圖象如圖4所示 則物體在前10s內(nèi)和后10s內(nèi)所受外力的沖量分別是 A 10N s 10N sB 10N s 10N sC 0 10N sD 0 10N s 圖4 解析由圖象可知 在前10s內(nèi)初 末狀態(tài)的動量相同 p1 p2 5kg m s 由動量定理知I1 0 在后10s內(nèi)末狀態(tài)的動量p3 5kg m s 由動量定理得I2 p3 p2 10N s 故選項D正確 答案D 4 多選 從2017年6月5日起至年底 蘭州交警采取五項措施部署預(yù)防較大道路交通事故工作 在交通事故中 汽車與拖車脫鉤有時發(fā)生 如圖5所示 質(zhì)量為M的汽車帶著質(zhì)量為m的拖車在平直公路上以加速度a勻加速前進(jìn) 當(dāng)速度為v0時拖車突然與汽車脫鉤 到拖車停下瞬間司機(jī)才發(fā)現(xiàn) 若汽車的牽引力一直未變 車與路面間的動摩擦因數(shù)為 那么從脫鉤到拖車剛停下的過程中 下列說法正確的是 圖5 答案CD 應(yīng)用動量定理解決流體問題 建立 柱狀模型 對于 連續(xù) 質(zhì)點(diǎn)系發(fā)生持續(xù)作用 物體動量 或其他量 連續(xù)發(fā)生變化這類問題的處理思路是 正確選取研究對象 即選取很短時間 t內(nèi)動量 或其他量 發(fā)生變化的那部分物體作為研究對象 建立如下的 柱狀模型 在時間 t內(nèi)所選取的研究對象均分布在以S為截面積 長為v t的柱體內(nèi) 這部分質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為 m Sv t 以這部分質(zhì)量為研究對象 研究它在 t時間內(nèi)動量 或其他量 的變化情況 再根據(jù)動量定理 或其他規(guī)律 求出有關(guān)的物理量 模型一流體類問題 例1 2016 全國卷 35 2 某游樂園入口旁有一噴泉 噴出的水柱將一質(zhì)量為M的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中 為計算方便起見 假設(shè)水柱從橫截面積為S的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴出 玩具底部為平板 面積略大于S 水柱沖擊到玩具底板后 在豎直方向水的速度變?yōu)榱?在水平方向朝四周均勻散開 忽略空氣阻力 已知水的密度為 重力加速度大小為g 求 噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量 玩具在空中懸停時 其底面相對于噴口的高度 解析 在剛噴出一段很短的 t時間內(nèi) 可認(rèn)為噴出的水柱保持速度v0不變 該時間內(nèi) 噴出水柱高度 l v0 t 噴出水柱質(zhì)量 m V 其中 V為水柱體積 滿足 V lS 設(shè)玩具底面相對于噴口的高度為h由玩具受力平衡得F沖 Mg 其中 F沖為水柱對玩具底部柱的作用力由牛頓第三定律知F壓 F沖 其中 F壓為玩具底部對水柱的作用力 v 為水柱到達(dá)玩具底部時的速度 在很短 t時間內(nèi) 沖擊玩具水柱的質(zhì)量為 m m v0S t 由題意可知 在豎直方向上 對該部分水柱應(yīng)用動量定理得 F壓 mg t mv 由于 t很小 mg也很小 可以忽略 式變?yōu)镕壓 t mv 將動量定理應(yīng)用于流體時 應(yīng)在任意時刻 t時從流管中取出一個在流動方向上的截面1和2圍起來的柱體體積 V 在此柱體內(nèi)截取一微小流束 l 將 無形 流體變?yōu)?有形 實物 m 則在 t時間內(nèi)質(zhì)量為 m的柱形流體的動量變化為 p 即F t mv2 mv1 模型二微粒類問題 例2 正方體密閉容器中有大量運(yùn)動粒子 每個粒子質(zhì)量為m 單位體積內(nèi)粒子數(shù)量n為恒量 為簡化問題 我們假定 粒子大小可以忽略 其速率均為v 且與器壁各面碰撞的機(jī)會均等 與器壁碰撞前后瞬間 粒子速度方向都與器壁垂直 且速率不變 利用所學(xué)力學(xué)知識 導(dǎo)出器壁單位面積所受粒子壓力f與m n和v的關(guān)系 注意 解題過程中需要用到 但題目沒有給出的物理量 要在解題時做必要的說明 針對訓(xùn)練 如圖6所示 一個下面裝有輪子的貯氣瓶停放在光滑的水平地面上 底端與豎直墻壁接觸 現(xiàn)打開右端閥門 氣體向外噴出 設(shè)噴口的面積為S 氣體的密度為 氣體向外噴出的速度為v 則氣體剛噴出時鋼瓶底端對豎直墻面的作用力大小是 圖6 解析 t時間內(nèi)貯氣瓶噴出氣體的質(zhì)量 m Sv t 對于貯氣瓶 瓶內(nèi)氣體及噴出的氣體所組成的系統(tǒng) 由動量定理得F t mv 0 解得F v2S 選項D正確 答案D