高考物理一輪復(fù)習(xí) 5.1沖量 動(dòng)量 動(dòng)量定理同步課件.ppt

第1講沖量動(dòng)量動(dòng)量定理 一 沖量與動(dòng)量 力 作用時(shí)間 質(zhì)量 速度 ft mv 時(shí)間 kg m s 運(yùn)動(dòng) 速度變化 n s 1 由于力和時(shí)間都與參考系無(wú)關(guān) 所以沖量也與參考系無(wú)關(guān) 沖量有絕對(duì)性 2 由于物體的運(yùn)動(dòng)速度有相對(duì)性 所以動(dòng)量也有相對(duì)性 一般指相對(duì)地面的動(dòng)量 二 動(dòng)量的變化量1 末動(dòng)量與初動(dòng)量的差 p p p mv mv 2 動(dòng)量的變化量是矢量 其方向與合外力的沖量方向 與動(dòng)量的方向 3 動(dòng)量變化量的求法 p mv mv p f合 t 相同 無(wú)關(guān) 三 動(dòng)量定理1 內(nèi)容 物體所受合力的沖量等于物體的 2 表達(dá)式 ft p p mv mv 3 矢量性 動(dòng)量變化量方向與的方向相同 動(dòng)量變化 沖量 沖量描述了力對(duì)時(shí)間的積累 功描述了力對(duì)位移的積累 沖量和功從兩個(gè)方面描述了力的效應(yīng) 沖量改變了物體的動(dòng)量 而功改變了物體的動(dòng)能 1 對(duì)沖量的理解 1 時(shí)間性 沖量是力在時(shí)間上的積累 討論沖量一定要明確是哪個(gè)力在哪段時(shí)間上的沖量 即沖量是過(guò)程量 2 矢量性 當(dāng)力f為恒力時(shí) 沖量i的方向與力f的方向相同 當(dāng)力f為變力時(shí) i的方向由動(dòng)量的變化量的方向確定 3 絕對(duì)性 只要有力的作用就存在沖量 恒定作用力的沖量不會(huì)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(jì)算 1 恒力的沖量 直接用定義式i ft計(jì)算 2 變力的沖量 對(duì)于易確定始 末時(shí)刻動(dòng)量的情況 可用動(dòng)量定理求解 即通過(guò)求 p間接求出沖量 1 力與時(shí)間由于與參考系無(wú)關(guān) 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(dòng)量一定減小b 物體的末動(dòng)量一定為負(fù)值c 物體動(dòng)量變化的方向一定與規(guī)定的正方向相反d 物體原來(lái)的動(dòng)量方向一定與該沖量方向相反 解析 沖量為負(fù)值 只能說(shuō)明該沖量與規(guī)定的正方向相反 沖量的方向與動(dòng)量變化的方向一致 與物體動(dòng)量方向無(wú)直接關(guān)系 故只有c正確 答案 c 1 物體的動(dòng)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(dá)形式 2 動(dòng)量和動(dòng)能都是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量 但是它們描述的角度不同 動(dòng)能是從能量的角度去描述 而動(dòng)量是從作用效果方面去描述 3 對(duì)同一個(gè)物體 當(dāng)速度大小不變 方向變化時(shí) 動(dòng)量發(fā)生改變而動(dòng)能不變 如勻速圓周運(yùn)動(dòng) 2 下列說(shuō)法中正確的是 a 物體的動(dòng)量越大 則速度越大b 物體的動(dòng)量越大 則慣性越大c 質(zhì)量恒定的物體的動(dòng)量發(fā)生變化 則動(dòng)能必發(fā)生變化d 質(zhì)量恒定的物體的動(dòng)能發(fā)生變化 則動(dòng)量必發(fā)生變化 解析 物體的動(dòng)量是指物體的質(zhì)量和速度的乘積 物體的動(dòng)量大 即它的質(zhì)量和速度的乘積大 物體的動(dòng)量大 速度不一定大 慣性 由質(zhì)量決定 也不一定大 動(dòng)量是矢量 方向與速度方向相同 如在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中 物體的動(dòng)量發(fā)生變化 但動(dòng)能不變 動(dòng)能是標(biāo)量 質(zhì)量一定的物體 動(dòng)能發(fā)生變化時(shí) 速度大小一定發(fā)生變化 因此動(dòng)量必發(fā)生變化 答案 d 1 動(dòng)量定理反映了沖量的作用效果是使物體的動(dòng)量發(fā)生變化 并非產(chǎn)生動(dòng)量 合外力的沖量是引起物體狀態(tài)變化的外在因素 而動(dòng)量的變化是合外力沖量作用后的必然結(jié)果 2 動(dòng)量定理是利用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式在恒力條件下推導(dǎo)出來(lái)的 一般來(lái)說(shuō) 用牛頓第二定律解決的問(wèn)題 用動(dòng)量定理也能解決 但對(duì)于變力的問(wèn)題 用牛頓第二定律不易解決 而可以用動(dòng)量定理求解 3 應(yīng)用動(dòng)量定理解題的一般步驟 1 確定研究對(duì)象 2 分析研究對(duì)象的受力過(guò)程及所受的外力和作用時(shí)間 3 確定初 末狀態(tài)及速度 4 建立坐標(biāo)系選定正方向 表示出每個(gè)力的沖量和物體的初 末動(dòng)量 5 根據(jù)動(dòng)量定理列方程求解 3 如圖6 1 1所示 跳水運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量m 60kg 初速度為v0 10m s 若經(jīng)過(guò)1s 此時(shí)運(yùn)動(dòng)員尚在空中 速度為v 10m s 則在此過(guò)程中 運(yùn)動(dòng)員動(dòng)量的變化量為 g取10m s2 不計(jì)空氣阻力 a 600kg m sb 600kg m sc 600 1 kg m sd 600 1 kg m s 解析 運(yùn)動(dòng)員所做的是平拋運(yùn)動(dòng) 初 末速度不在一條直線上 因此不能直接用初 末動(dòng)量相加減 在此過(guò)程中 運(yùn)動(dòng)員只受重力作用 因此重力的沖量就等于動(dòng)量的變化量 即 p i mg t 600kg m s 答案 a 質(zhì)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(shè)碰撞時(shí)間為0 1s 取g 10m s2 求小球?qū)Φ匕宓钠骄鶝_力 思路點(diǎn)撥 解答該題時(shí)要分清過(guò)程 及各過(guò)程滿足什么規(guī)律 選取那些過(guò)程列式求解 課堂筆記 法一 分段處理 取小球?yàn)檠芯繉?duì)象 根據(jù)物體做自由落體和豎直上拋運(yùn)動(dòng) 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(shí)小球受力情況如圖所示 取豎直向上為正方向 根據(jù)動(dòng)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?qū)Φ匕宓钠骄鶝_力大小為50n 方向豎直向下 法二 全程處理 以開(kāi)始下落瞬間為初狀態(tài) 反彈到最大高度時(shí)為末狀態(tài) 則重力作用時(shí)間 t t碰 0 5 0 1 0 4 1 s 平均沖力作用時(shí)間 t碰 0 1s 取向下為正方向 根據(jù)動(dòng)量定理 mgt nt碰 0 50 n 方向已體現(xiàn)在公式上 結(jié)果同上 可見(jiàn)兩種方法中 用全程處理較為簡(jiǎn)便 答案 50n方向豎直向下 在利用動(dòng)量定理解決問(wèn)題時(shí) 過(guò)程的選取非常關(guān)鍵 同一個(gè)問(wèn)題選取不同的過(guò)程 其簡(jiǎn)繁程度不同 一質(zhì)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(duì)小球的沖量大小 思路點(diǎn)撥 由于碰撞時(shí)間非常短 重力沖量可略 斜面對(duì)球變力的沖量等于動(dòng)量的變化量 課堂筆記 由題意畫(huà)出過(guò)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(duì)小球的沖量大小i mv2 mv1 7mv0 2 答案 mv0 求沖量時(shí) 在用ft不易求出時(shí)可用動(dòng)量定理求解 但要注意確定初末狀態(tài)的動(dòng)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(fēng)力的推動(dòng)做勻速直線運(yùn)動(dòng) 帆面的面積為s 風(fēng)速為v1 船速為v2 v2 v1 空氣密度為 帆船在勻速前進(jìn)時(shí)帆面受到的平均風(fēng)力大小為多少 思路點(diǎn)撥 解題樣板 取圖6 1 2所示的部分空氣為研究對(duì)象 這部分空氣的質(zhì)量為 m s v1 v2 t 2分 這部分氣體經(jīng)過(guò)時(shí)間 t后都由v1變?yōu)関2 取船前進(jìn)方向?yàn)檎较?對(duì)這部分氣體列出動(dòng)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(fēng)力為 f s v1 v2 2 2分 答案 s v1 v2 2 對(duì)連續(xù)流體 如高壓水槍 漏斗裝煤 水車(chē)灑水等 產(chǎn)生的持續(xù)作用問(wèn)題 若用牛頓運(yùn)動(dòng)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(shí)間 t 得出相應(yīng)的質(zhì)量m 然后對(duì)m在時(shí)間 t中應(yīng)用動(dòng)量定理可得到問(wèn)題的解 解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵在于 一是正確選取研究對(duì)象 t時(shí)間內(nèi)動(dòng)量發(fā)生變化的物質(zhì) 二是根據(jù)題意正確地表示出其質(zhì)量及動(dòng)量變化 1 關(guān)于動(dòng)量變化 p 下列說(shuō)法正確的是 a p越大 則末動(dòng)量越大b p 0 說(shuō)明動(dòng)量增加c p 0 則物體的動(dòng)量不變d p 0 則物體的動(dòng)量大小發(fā)生變化 解析 p越大 即動(dòng)量變化大 但末動(dòng)量未必大 a錯(cuò) p 0 說(shuō)明 p和正方向一致 b項(xiàng)錯(cuò) p 0 則p p c項(xiàng)正確 p 0 說(shuō)明動(dòng)量發(fā)生變化 動(dòng)量的大小未必變化 d項(xiàng)錯(cuò) 答案 c 2 2011 玉溪質(zhì)檢 從同一高度的平臺(tái)上 以相同的速率拋出三個(gè)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(jì)空氣阻力 則 a 拋出時(shí)三球動(dòng)量都相同b 落地時(shí)三球的動(dòng)量相同c 從拋出到落地過(guò)程 重力做的功都相同d 從拋出到落地過(guò)程 三球受到的沖量都相同 解析 三個(gè)小球在拋出與落地時(shí)速度的方向不相同 由于動(dòng)量是矢量 所以a b均錯(cuò) 三個(gè)小球只受重力作用 但它們的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同 所以重力的沖量不相同 故d錯(cuò) 從拋出到落地 三個(gè)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(zhì)量為m的物體 在水平面上以加速度a從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 所受阻力為ff 經(jīng)過(guò)時(shí)間t 它的速度為v 在此過(guò)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(dòng)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(xiàng)對(duì)應(yīng)水平拉力f的沖量 故a錯(cuò)誤 d也錯(cuò)誤 答案 bc 4 幾個(gè)力作用在物體上 關(guān)于其中一個(gè)力的沖量的方向 下列說(shuō)法中正確的是 a 與物體動(dòng)量的方向相同b 與該力的方向相同c 與物體動(dòng)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(dòng)量定理中強(qiáng)調(diào)的是 物體所受合外力 的沖量 等于物體動(dòng)量的變化量 這里的沖量并非是物體所受的某一個(gè)力的沖量 顯然 幾個(gè)力作用在物體上 其中一個(gè)力的沖量的方向不一定決定動(dòng)量變化的方向以及物體速度變化量的方向 與動(dòng)量的方向也就更無(wú)直接關(guān)系了 所以選項(xiàng)a c d都是錯(cuò)誤的 依據(jù)沖量的矢量性可知 沖量的方向與產(chǎn)生沖量的力的方向相同 所以選項(xiàng)b是正確的 答案 b 5 質(zhì)量為10kg的物體以2m s的速率做半徑為r 1m的勻速圓周運(yùn)動(dòng) 1 求內(nèi)物體動(dòng)量的變化 2 某同學(xué)在計(jì)算內(nèi)向心力的沖量時(shí) 按以下解法求解 因f向 m 10 n 40n