物理第六章 動量守恒定律 力學(xué)三大觀點(diǎn) 第1節(jié) 動量和動量定理 新人教版

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1、第六章動量守恒定律 力學(xué)三大觀點(diǎn)-2-第1節(jié)動量和動量定理-4-知識梳理考點(diǎn)自診一、動量動量定理沖量和動量的比較-5-知識梳理考點(diǎn)自診二、動量定理1.內(nèi)容:物體所受 合力的沖量等于物體 動量的增量。2.表達(dá)式:Ft=p=p-p。3.矢量性:動量變化量的方向與 合力的方向相同,可以在某一方向上應(yīng)用動量定理。-6-知識梳理考點(diǎn)自診1.(2017湖北咸寧月考)下列說法正確的是()A.速度大的物體,它的動量一定也大B.動量大的物體,它的速度一定也大C.只要物體的運(yùn)動速度大小不變,物體的動量就保持不變D.物體的動量變化越大,則該物體的速度變化一定越大 答案解析解析關(guān)閉p=mv,p由m、v二者乘積決定,故

2、A、B錯誤;p是矢量,故C錯誤;p=mv,故D正確。 答案解析關(guān)閉D-7-知識梳理考點(diǎn)自診2.(多選)(2017廣東廣州海珠區(qū)期末)質(zhì)量為m的物體以初速度v0開始做平拋運(yùn)動,經(jīng)過時(shí)間t,下降的高度為h,速度變?yōu)関,在這段時(shí)間內(nèi)物體動量變化量的大小為() 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-8-知識梳理考點(diǎn)自診3.關(guān)于沖量,下列說法正確的是()A.沖量是物體動量變化的原因B.作用在靜止物體上的力的沖量一定為零C.動量越大的物體受到的沖量越大D.沖量的方向就是物體受力的方向 答案解析解析關(guān)閉物體動量發(fā)生變化必定是受到了沖量,A選項(xiàng)正確;只要有力作用在物體上,經(jīng)歷一段時(shí)間,這個力便有了沖量I=Ft,與物

3、體處于什么狀態(tài)無關(guān),物體運(yùn)動狀態(tài)的變化情況是所有作用在物體上的力共同產(chǎn)生的效果,所以B選項(xiàng)不正確;物體所受沖量I=Ft與物體的動量的大小p=mv無關(guān),C選項(xiàng)不正確;沖量是一個過程量,只有在某一過程中力的方向不變時(shí),沖量的方向才與力的方向相同,故D選項(xiàng)不正確。 答案解析關(guān)閉A-9-知識梳理考點(diǎn)自診4.(2017安徽阜陽臨泉縣月考)從地面上方同一高度沿水平和豎直向上方向分別拋出兩個等質(zhì)量的小物體,拋出速度大小都是v,不計(jì)空氣阻力,對兩個小物體,以下說法正確的是()A.落地時(shí)的速度相同B.落地時(shí)重力做功的瞬時(shí)功率相同C.從拋出到落地重力的沖量相同D.兩物體落地前動量變化率相等 答案解析解析關(guān)閉 答案

4、解析關(guān)閉-10-知識梳理考點(diǎn)自診5.在高臺跳水中,運(yùn)動員從高臺向上躍起,在空中完成動作后進(jìn)入水中,在浮力作用下做減速運(yùn)動,速度減為零后返回水面。設(shè)運(yùn)動員在空中運(yùn)動過程為,進(jìn)入水中做減速運(yùn)動過程為。不計(jì)空氣阻力和水的阻力,則下述判斷錯誤的是()A.在過程中,運(yùn)動員受到的沖量等于動量的改變量B.在過程中,運(yùn)動員受到重力沖量的大小與過程中浮力沖量的大小相等C.在過程中,每秒運(yùn)動員動量的變化量相同D.在過程和過程中運(yùn)動員動量變化的大小相等 答案解析解析關(guān)閉在過程中,運(yùn)動員只受重力,故重力的沖量一定等于動量的改變量,故A正確;由于在過程中人也會受到重力,故由動量定理可知,整體過程中重力的沖量等于過程中浮

5、力的沖量大小,故B錯誤;在過程中,由于重力不變,運(yùn)動員的加速度相同,在相同的時(shí)間內(nèi)運(yùn)動員的速度變化量相同,故每秒運(yùn)動員動量的變化量相同,故C正確;由題意知,過程中的末速度等于過程的初速度,而過程的末速度為零,故動量的變化的大小相等,故D正確。 答案解析關(guān)閉B-11-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三沖量和動量沖量和動量動量、動能、動量變化量的比較-12-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三例1(2017湖北武漢青山區(qū)月考)如圖所示,豎直面內(nèi)有一個固定圓環(huán),MN是它在豎直方向上的直徑。兩根光滑滑軌MP、QN的端點(diǎn)都在圓周上,MPQN。將兩個完全相同的小滑塊a、b分別從M點(diǎn)、Q點(diǎn)無初速度釋放,在它們各自沿MP、QN運(yùn)動

6、到圓周上的過程中,下列說法正確的是()A.合力對兩滑塊的沖量大小相同B.重力對a滑塊的沖量較大C.彈力對a滑塊的沖量較小D.兩滑塊的動量變化大小相同 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-13-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三思維點(diǎn)撥兩滑塊到達(dá)滑軌底端所用時(shí)間有什么關(guān)系?答案:所用時(shí)間相等。-14-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三即學(xué)即練即學(xué)即練1.下列關(guān)于動量的說法正確的是()A.質(zhì)量大的物體動量一定大B.速度大的物體動量一定大C.兩物體動能相等,動量不一定相同D.兩物體動能相等,動量一定相等 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-15-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三2.(多選)如圖所示,一個物體在與水平方向成角的拉力F的作

7、用下勻速前進(jìn)了時(shí)間t,則()A.拉力F對物體的沖量大小為FtB.拉力對物體的沖量大小為FtsinC.摩擦力對物體的沖量大小為FtcosD.合外力對物體的沖量大小為零 答案解析解析關(guān)閉求沖量時(shí),必須明確是哪一個力在哪一段時(shí)間內(nèi)的沖量。本題中,作用的時(shí)間都是一樣的,求力F對物體的沖量就是Ft,所以A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯誤;物體受到的摩擦力Ff=Fcos,所以摩擦力對物體的沖量大小為Fft=Ftcos,C項(xiàng)正確;物體做勻速運(yùn)動,合外力為零,所以合外力對物體的沖量大小為零,D項(xiàng)正確。 答案解析關(guān)閉ACD-16-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三動量定理的理解及應(yīng)用動量定理的理解及應(yīng)用1.動量定理不僅適用于恒定的力,也

8、適用于隨時(shí)間變化的力。這種情況下,動量定理中的力F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。2.動量定理的表達(dá)式Ft=p是矢量式,運(yùn)用它分析問題時(shí)要特別注意沖量、動量及動量變化量的方向,公式中的F是物體或系統(tǒng)所受的合力。3.應(yīng)用動量定理解釋的兩類物理現(xiàn)象(1)當(dāng)物體的動量變化量一定時(shí),力的作用時(shí)間t越短,力F就越大,力的作用時(shí)間t越長,力F就越小,如玻璃杯掉在水泥地上易碎,而掉在沙地上不易碎。(2)當(dāng)作用力F一定時(shí),力的作用時(shí)間t越長,動量變化量p越大,力的作用時(shí)間t越短,動量變化量p越小。-17-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三例2(2017廣東中山市月考)將質(zhì)量為0.2kg的小球以初速度6m/s水平拋出,

9、拋出點(diǎn)離地的高度為3.2m,不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2。求:(1)小球從拋出到它將要著地的過程中重力的沖量;(2)小球?qū)⒁貢r(shí)的動量。答案:(1)1.6Ns,方向豎直向下(2)2kgm/s,方向與水平面成53斜向下-18-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三解法一:(1)設(shè)物體著地時(shí)的速度為v,豎直方向的分速度為vy,水平方向的分速度為vx,由于小球初始豎直方向的分速度為0,在豎直方向根據(jù)動量定理得IG=mvy-0=0.2kg8m/s=1.6Ns,方向豎直向下。(2)水平方向:vx=v0=6m/s方向與水平面成53斜向下。-19-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三解法二:(1)小球從拋出到它將要著地所用時(shí)間為

10、t,則IG=mgt=(0.2100.8)Ns=1.6Ns,方向豎直向下。(2)水平方向:px=mvx=(0.26)kgm/s=1.2kgm/s豎直方向:py=IG=1.6kgm/s思維點(diǎn)撥小球從拋出到它將要著地所用時(shí)間為多少?小球?qū)⒁貢r(shí)的速度為多少?答案:0.8s10m/s-20-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三例3(2016山東煙臺高三質(zhì)檢)皮球從某高度落到水平地板上,每彈跳一次上升的高度總等于前一次的,且每次球與地板接觸的時(shí)間相等。若空氣阻力不計(jì),與地板碰撞時(shí),皮球重力可忽略。(1)求相鄰兩次球與地板碰撞的平均沖力大小之比是多少?(2)若用手拍這個球,使其保持在0.8m的高度上下跳動,則每次應(yīng)

11、給球施加的沖量為多少?(已知球的質(zhì)量m=0.5kg,g取10m/s2)答案:(1)54(2)1.5Ns方向豎直向下-21-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三板對球的平均沖力分別為F1、F2,選豎直向上為正方向,根據(jù)動量定理,有F1t=mv1-(-mv0)=1.8mv0F2t=mv2-(-mv1)=1.8mv1=1.44mv0則F1F2=54。(2)欲使球跳起0.8m,應(yīng)使球由靜止下落的高度為h= m=1.25m,球由1.25m落到0.8m處的速度為v=3m/s,則應(yīng)在0.8m處給球的沖量為I=mv=1.5Ns,方向豎直向下。-22-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三1.用動量定理解題的基本思路 -23-命題點(diǎn)一命

12、題點(diǎn)二命題點(diǎn)三2.動量定理的應(yīng)用技巧(1)應(yīng)用I=p求變力的沖量如果物體受到大小或方向改變的力的作用,則不能直接用I=Ft求沖量,可以求出該力作用下物體動量的變化p,等效代換得出變力的沖量I。(2)應(yīng)用p=Ft求動量的變化例如,在曲線運(yùn)動中,速度方向時(shí)刻在變化,求動量變化(p=p2-p1)需要應(yīng)用矢量運(yùn)算方法,計(jì)算比較復(fù)雜。如果作用力是恒力,可以求恒力的沖量,等效代換得出動量的變化。-24-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三即學(xué)即練即學(xué)即練3.(多選)(2017全國卷)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(shí)間t變化的圖線如圖所示,則 ()A.t=1s時(shí)物塊的速率為1m/sB.

13、t=2s時(shí)物塊的動量大小為4kgm/sC.t=3s時(shí)物塊的動量大小為5kgm/sD.t=4s時(shí)物塊的速度為零 答案解析解析關(guān)閉根據(jù)動量定理Ft=mv得,t=1s時(shí)物塊的速率為1m/s,A正確;t=2s時(shí)物塊的動量大小為4kgm/s,B正確;t=3s時(shí)物塊的動量大小為前3s內(nèi)圖線與時(shí)間軸所圍成圖形的“總面積”,S=22Ns-11Ns=3Ns,故t=3s時(shí)物塊的動量大小為3kgm/s,C錯誤;由于前4s內(nèi)圖線與時(shí)間軸所圍成圖形的“總面積”不為零,故沖量不為零,速度不為零,D錯誤。 答案解析關(guān)閉AB-25-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三4.(2017山東濟(jì)南聯(lián)考)在水平方向的勻強(qiáng)電場中,有一帶正電粒子質(zhì)量

14、為m、電荷量為q,從A點(diǎn)以初速度v0豎直向上射入電場,到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)的速度大小為2v0。如圖所示,不計(jì)空氣阻力。試求:該電場的電場強(qiáng)度E。-26-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三解析:題設(shè)帶電粒子能達(dá)到最高點(diǎn),隱含粒子的重力不能忽略。粒子在運(yùn)動過程中受到兩個力:豎直向下的重力mg、水平向右的電場力qE。因粒子帶正電,故電場強(qiáng)度的方向水平向右。在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動,在豎直方向上做豎直上拋運(yùn)動。到達(dá)最高點(diǎn)B點(diǎn)時(shí),豎直分速度vy=0,設(shè)所用的時(shí)間為t,運(yùn)用動量定理的分量式,有水平方向:qEt=m2v0-0豎直方向:mgt=0-(-mv0)-27-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三利用動量定理處理流體問題利用動

15、量定理處理流體問題對于“變質(zhì)量”和“連續(xù)”的流體的動量變化的問題,一般要選用一段時(shí)間t內(nèi)流出的液柱為研究對象,其長度為vt,液柱底面積為S,得液柱體積V=Svt,故液柱質(zhì)量為m=V=Svt,再對質(zhì)量為m的液柱應(yīng)用動量定理。-28-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三例4(2016全國卷)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(jì)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:(1)噴泉單位時(shí)間

16、內(nèi)噴出的水的質(zhì)量;(2)玩具在空中懸停時(shí),其底面相對于噴口的高度。-29-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三解析:(1)設(shè)t時(shí)間內(nèi),從噴口噴出的水的體積為V,質(zhì)量為m,則m=VV=v0St(2)設(shè)玩具懸停時(shí)其底面相對于噴口的高度為h,水從噴口噴出后到達(dá)玩具底面時(shí)的速度大小為v。對于t時(shí)間內(nèi)噴出的水,由能量守恒得在h高度處,t時(shí)間內(nèi)噴射到玩具底面的水沿豎直方向的動量變化量的大小為p=(m)v設(shè)水對玩具的作用力的大小為F,根據(jù)動量定理有Ft=p由于玩具在空中懸停,由力的平衡條件得F=Mg聯(lián)立式得-30-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三思維點(diǎn)撥選用一段時(shí)間t內(nèi)流出的液柱液柱質(zhì)量m對質(zhì)量為m的液柱應(yīng)用動量定理。-31-

17、命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三即學(xué)即練即學(xué)即練5.如圖所示,水力采煤時(shí),用水槍在高壓下噴出強(qiáng)力的水柱沖擊煤層,設(shè)水柱直徑為d=30cm,水速為v=50m/s,假設(shè)水柱射在煤層的表面上,沖擊煤層后水的速度變?yōu)榱?求水柱對煤層的平均沖擊力。(水的密度=1.0103kg/m3)-32-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三答案:1.77105N解析:設(shè)在一小段時(shí)間t內(nèi),從水槍射出的水的質(zhì)量為m,則m=Svt。以m為研究對象,它在t時(shí)間內(nèi)的動量變化p=m(0-v)=-Sv2t。設(shè)F為水對煤層的平均作用力,即沖力,F為煤層對水的反沖力,以v的方向?yàn)檎较?根據(jù)動量定理(忽略水的重力),有Ft=p=-v2St,即F=-Sv2

18、。根據(jù)牛頓第三定律知F=-F=Sv2,式中S= d2,代入數(shù)值得F1.77105N。-33-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三6.(2017江西贛州月考)一艘宇宙飛船以v=1.0104m/s的速度進(jìn)入密度為=2.010-7kg/m3的微隕石流中,如果飛船在垂直于運(yùn)動方向上的最大截面積S=5m2,且認(rèn)為微隕石與飛船碰撞后都附著在飛船上。為使飛船的速度保持不變,飛船的牽引力應(yīng)為多大?答案:100N解析:設(shè)t時(shí)間內(nèi)附著在飛船上的微隕石總質(zhì)量為m,則m=Svt這些微隕石由靜止至隨飛船一起運(yùn)動,其動量增加是受飛船對其作用的結(jié)果,由動量定理有Ft=p=mv則微隕石對飛船的沖量大小也為Ft,為使飛船速度保持不變,飛船應(yīng)增加的牽引力為F=F綜合并代入數(shù)值得F=100N,即飛船的牽引力應(yīng)為100N。