高考物理一輪復習 5.1沖量 動量 動量定理同步課件.ppt

第1講沖量動量動量定理 一 沖量與動量 力 作用時間 質量 速度 ft mv 時間 kg m s 運動 速度變化 n s 1 由于力和時間都與參考系無關 所以沖量也與參考系無關 沖量有絕對性 2 由于物體的運動速度有相對性 所以動量也有相對性 一般指相對地面的動量 二 動量的變化量1 末動量與初動量的差 p p p mv mv 2 動量的變化量是矢量 其方向與合外力的沖量方向 與動量的方向 3 動量變化量的求法 p mv mv p f合 t 相同 無關 三 動量定理1 內容 物體所受合力的沖量等于物體的 2 表達式 ft p p mv mv 3 矢量性 動量變化量方向與的方向相同 動量變化 沖量 沖量描述了力對時間的積累 功描述了力對位移的積累 沖量和功從兩個方面描述了力的效應 沖量改變了物體的動量 而功改變了物體的動能 1 對沖量的理解 1 時間性 沖量是力在時間上的積累 討論沖量一定要明確是哪個力在哪段時間上的沖量 即沖量是過程量 2 矢量性 當力f為恒力時 沖量i的方向與力f的方向相同 當力f為變力時 i的方向由動量的變化量的方向確定 3 絕對性 只要有力的作用就存在沖量 恒定作用力的沖量不會為零 合力的沖量可能為零 變力的沖量也可能為零 2 沖量的計算 1 恒力的沖量 直接用定義式i ft計算 2 變力的沖量 對于易確定始 末時刻動量的情況 可用動量定理求解 即通過求 p間接求出沖量 1 力與時間由于與參考系無關 因此只要有力作用在物體上就一定存在沖量 2 恒力的沖量一定不等于零 但合力的沖量或變力的沖量可以等于零 1 某物體受到 10n s的沖量作用 則 a 物體的動量一定減小b 物體的末動量一定為負值c 物體動量變化的方向一定與規(guī)定的正方向相反d 物體原來的動量方向一定與該沖量方向相反 解析 沖量為負值 只能說明該沖量與規(guī)定的正方向相反 沖量的方向與動量變化的方向一致 與物體動量方向無直接關系 故只有c正確 答案 c 1 物體的動量的變化率等于它所受的力 這是牛頓第二定律的另一表達形式 2 動量和動能都是描述物體運動狀態(tài)的量 但是它們描述的角度不同 動能是從能量的角度去描述 而動量是從作用效果方面去描述 3 對同一個物體 當速度大小不變 方向變化時 動量發(fā)生改變而動能不變 如勻速圓周運動 2 下列說法中正確的是 a 物體的動量越大 則速度越大b 物體的動量越大 則慣性越大c 質量恒定的物體的動量發(fā)生變化 則動能必發(fā)生變化d 質量恒定的物體的動能發(fā)生變化 則動量必發(fā)生變化 解析 物體的動量是指物體的質量和速度的乘積 物體的動量大 即它的質量和速度的乘積大 物體的動量大 速度不一定大 慣性 由質量決定 也不一定大 動量是矢量 方向與速度方向相同 如在勻速圓周運動中 物體的動量發(fā)生變化 但動能不變 動能是標量 質量一定的物體 動能發(fā)生變化時 速度大小一定發(fā)生變化 因此動量必發(fā)生變化 答案 d 1 動量定理反映了沖量的作用效果是使物體的動量發(fā)生變化 并非產生動量 合外力的沖量是引起物體狀態(tài)變化的外在因素 而動量的變化是合外力沖量作用后的必然結果 2 動量定理是利用牛頓第二定律和運動學公式在恒力條件下推導出來的 一般來說 用牛頓第二定律解決的問題 用動量定理也能解決 但對于變力的問題 用牛頓第二定律不易解決 而可以用動量定理求解 3 應用動量定理解題的一般步驟 1 確定研究對象 2 分析研究對象的受力過程及所受的外力和作用時間 3 確定初 末狀態(tài)及速度 4 建立坐標系選定正方向 表示出每個力的沖量和物體的初 末動量 5 根據(jù)動量定理列方程求解 3 如圖6 1 1所示 跳水運動員 圖中用一小圓圈表示 從某一峭壁上水平跳出 跳入湖水中 已知運動員的質量m 60kg 初速度為v0 10m s 若經過1s 此時運動員尚在空中 速度為v 10m s 則在此過程中 運動員動量的變化量為 g取10m s2 不計空氣阻力 a 600kg m sb 600kg m sc 600 1 kg m sd 600 1 kg m s 解析 運動員所做的是平拋運動 初 末速度不在一條直線上 因此不能直接用初 末動量相加減 在此過程中 運動員只受重力作用 因此重力的沖量就等于動量的變化量 即 p i mg t 600kg m s 答案 a 質量為0 5kg的彈性小球 從1 25m高處自由下落 與地板碰撞后回跳高度為0 8m 設碰撞時間為0 1s 取g 10m s2 求小球對地板的平均沖力 思路點撥 解答該題時要分清過程 及各過程滿足什么規(guī)律 選取那些過程列式求解 課堂筆記 法一 分段處理 取小球為研究對象 根據(jù)物體做自由落體和豎直上拋運動 可知 碰撞前的速度 v1 5m s 方向向下 碰撞后的速度 v2 4m s 方向向上 碰撞時小球受力情況如圖所示 取豎直向上為正方向 根據(jù)動量定理 mg t mv2 mv1則 mg 0 5 10 50 n 由牛頓第三定律可知 小球對地板的平均沖力大小為50n 方向豎直向下 法二 全程處理 以開始下落瞬間為初狀態(tài) 反彈到最大高度時為末狀態(tài) 則重力作用時間 t t碰 0 5 0 1 0 4 1 s 平均沖力作用時間 t碰 0 1s 取向下為正方向 根據(jù)動量定理 mgt nt碰 0 50 n 方向已體現(xiàn)在公式上 結果同上 可見兩種方法中 用全程處理較為簡便 答案 50n方向豎直向下 在利用動量定理解決問題時 過程的選取非常關鍵 同一個問題選取不同的過程 其簡繁程度不同 一質量為m的小球 以初速度v0沿水平方向射出 恰好垂直地射到一傾角為30 的固定斜面上 并立即反方向彈回 已知反彈速度的大小是入射速度大小的 求在碰撞中斜面對小球的沖量大小 思路點撥 由于碰撞時間非常短 重力沖量可略 斜面對球變力的沖量等于動量的變化量 課堂筆記 由題意畫出過程示意圖如圖所示 因小球垂直射到斜面上 速度大小v1 v0 sin30 2v0 小球反彈速度的大小v2 3v1 4 3v0 2 于是可得斜面對小球的沖量大小i mv2 mv1 7mv0 2 答案 mv0 求沖量時 在用ft不易求出時可用動量定理求解 但要注意確定初末狀態(tài)的動量大小和方向 以及物體的受力情況 8分 一艘帆船在靜水中由于風力的推動做勻速直線運動 帆面的面積為s 風速為v1 船速為v2 v2 v1 空氣密度為 帆船在勻速前進時帆面受到的平均風力大小為多少 思路點撥 解題樣板 取圖6 1 2所示的部分空氣為研究對象 這部分空氣的質量為 m s v1 v2 t 2分 這部分氣體經過時間 t后都由v1變?yōu)関2 取船前進方向為正方向 對這部分氣體列出動量定理方程 f t m v2 v1 2分 f v1 v2 v1 v2 s v1 v2 2 2分 由牛頓第三定律知 帆面受到的平均風力為 f s v1 v2 2 2分 答案 s v1 v2 2 對連續(xù)流體 如高壓水槍 漏斗裝煤 水車灑水等 產生的持續(xù)作用問題 若用牛頓運動定律求解 一般比較麻煩 甚至難以求解 但可采用 微元法 即取時間 t 得出相應的質量m 然后對m在時間 t中應用動量定理可得到問題的解 解決此類問題的關鍵在于 一是正確選取研究對象 t時間內動量發(fā)生變化的物質 二是根據(jù)題意正確地表示出其質量及動量變化 1 關于動量變化 p 下列說法正確的是 a p越大 則末動量越大b p 0 說明動量增加c p 0 則物體的動量不變d p 0 則物體的動量大小發(fā)生變化 解析 p越大 即動量變化大 但末動量未必大 a錯 p 0 說明 p和正方向一致 b項錯 p 0 則p p c項正確 p 0 說明動量發(fā)生變化 動量的大小未必變化 d項錯 答案 c 2 2011 玉溪質檢 從同一高度的平臺上 以相同的速率拋出三個完全相同的小球 甲球豎直上拋 乙球豎直下拋 丙球平拋 若不計空氣阻力 則 a 拋出時三球動量都相同b 落地時三球的動量相同c 從拋出到落地過程 重力做的功都相同d 從拋出到落地過程 三球受到的沖量都相同 解析 三個小球在拋出與落地時速度的方向不相同 由于動量是矢量 所以a b均錯 三個小球只受重力作用 但它們的運動時間不同 所以重力的沖量不相同 故d錯 從拋出到落地 三個小球在豎直方向的位移相同 所以重力做功相同 故c正確 答案 c 3 質量為m的物體 在水平面上以加速度a從靜止開始運動 所受阻力為ff 經過時間t 它的速度為v 在此過程中物體所受合力的沖量是 a ma ff v ab mvc matd ma ff v a 解析 因f合 ma 所以物體所受合力的沖量為f合t mat c正確 由動量定理知 物體合力的沖量為mv b正確 而f ff ma t 所以ft ff ma a項對應水平拉力f的沖量 故a錯誤 d也錯誤 答案 bc 4 幾個力作用在物體上 關于其中一個力的沖量的方向 下列說法中正確的是 a 與物體動量的方向相同b 與該力的方向相同c 與物體動量變化量的方向相同d 與物體速度變化量的方向相同 解析 動量定理中強調的是 物體所受合外力 的沖量 等于物體動量的變化量 這里的沖量并非是物體所受的某一個力的沖量 顯然 幾個力作用在物體上 其中一個力的沖量的方向不一定決定動量變化的方向以及物體速度變化量的方向 與動量的方向也就更無直接關系了 所以選項a c d都是錯誤的 依據(jù)沖量的矢量性可知 沖量的方向與產生沖量的力的方向相同 所以選項b是正確的 答案 b 5 質量為10kg的物體以2m s的速率做半徑為r 1m的勻速圓周運動 1 求內物體動量的變化 2 某同學在計算內向心力的沖量時 按以下解法求解 因f向 m 10 n 40n