2019-2020年高考物理專(zhuān)題復(fù)習(xí)講義 專(zhuān)題七 動(dòng) 量 新人教版.doc

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2019-2020年高考物理專(zhuān)題復(fù)習(xí)講義 專(zhuān)題七 動(dòng) 量 新人教版 知識(shí)網(wǎng)絡(luò)： 單元切塊： 按照考綱的要求，本章內(nèi)容可以分成兩部分，即：動(dòng)量、沖量、動(dòng)量定理；動(dòng)量守恒定律。其中重點(diǎn)是動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用。難點(diǎn)是對(duì)基本概念的理解和對(duì)動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用。 動(dòng)量 沖量 動(dòng)量定理 教學(xué)目標(biāo)： 1．理解和掌握動(dòng)量及沖量概念； 2．理解和掌握動(dòng)量定理的內(nèi)容以及動(dòng)量定理的實(shí)際應(yīng)用； 3．掌握矢量方向的表示方法，會(huì)用代數(shù)方法研究一維的矢量問(wèn)題。 教學(xué)重點(diǎn)：動(dòng)量、沖量的概念，動(dòng)量定理的應(yīng)用 教學(xué)難點(diǎn)：動(dòng)量、沖量的矢量性 教學(xué)方法：講練結(jié)合，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) 教學(xué)過(guò)程： 一、動(dòng)量和沖量 1．動(dòng)量 按定義，物體的質(zhì)量和速度的乘積叫做動(dòng)量：p=mv （1）動(dòng)量是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)狀態(tài)量，它與時(shí)刻相對(duì)應(yīng)。 （2）動(dòng)量是矢量，它的方向和速度的方向相同。 （3）動(dòng)量的相對(duì)性：由于物體的速度與參考系的選取有關(guān)，所以物體的動(dòng)量也與參考系選取有關(guān)，因而動(dòng)量具有相對(duì)性。題中沒(méi)有特別說(shuō)明的，一般取地面或相對(duì)地面靜止的物體為參考系。 2．動(dòng)量的變化： 由于動(dòng)量為矢量，則求解動(dòng)量的變化時(shí)，其運(yùn)算遵循平行四邊形定則。 （1）若初末動(dòng)量在同一直線上，則在選定正方向的前提下，可化矢量運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算。 （2）若初末動(dòng)量不在同一直線上，則運(yùn)算遵循平行四邊形定則。 【例1】一個(gè)質(zhì)量為m=40g的乒乓球自高處落下，以速度=1m/s碰地，豎直向上彈回，碰撞時(shí)間極短，離地的速率為=0.5m/s。求在碰撞過(guò)程中，乒乓球動(dòng)量變化為多少？ 2．沖量 按定義，力和力的作用時(shí)間的乘積叫做沖量：I=Ft （1）沖量是描述力的時(shí)間積累效應(yīng)的物理量，是過(guò)程量，它與時(shí)間相對(duì)應(yīng)。 （2）沖量是矢量，它的方向由力的方向決定（不能說(shuō)和力的方向相同）。如果力的方向在作用時(shí)間內(nèi)保持不變，那么沖量的方向就和力的方向相同。如果力的方向在不斷變化，如繩子拉物體做圓周運(yùn)動(dòng)，則繩的拉力在時(shí)間t內(nèi)的沖量，就不能說(shuō)是力的方向就是沖量的方向。對(duì)于方向不斷變化的力的沖量，其方向可以通過(guò)動(dòng)量變化的方向間接得出。 （3）高中階段只要求會(huì)用I=Ft計(jì)算恒力的沖量。對(duì)于變力的沖量，高中階段只能利用動(dòng)量定理通過(guò)物體的動(dòng)量變化來(lái)求。 （4）要注意的是：沖量和功不同。恒力在一段時(shí)間內(nèi)可能不作功，但一定有沖量。 m H 【例2】 質(zhì)量為m的小球由高為H的光滑固定斜面頂端無(wú)初速滑到底端過(guò)程中，重力、彈力、合力的沖量各是多大？ 點(diǎn)評(píng)：特別要注意，該過(guò)程中彈力雖然不做功，但對(duì)物體有沖量。 二、動(dòng)量定理 1．動(dòng)量定理 物體所受合外力的沖量等于物體的動(dòng)量變化。既I=Δp （1）動(dòng)量定理表明沖量是使物體動(dòng)量發(fā)生變化的原因，沖量是物體動(dòng)量變化的量度。這里所說(shuō)的沖量必須是物體所受的合外力的沖量（或者說(shuō)是物體所受各外力沖量的矢量和）。 （2）動(dòng)量定理給出了沖量（過(guò)程量）和動(dòng)量變化（狀態(tài)量）間的互求關(guān)系。 （3）現(xiàn)代物理學(xué)把力定義為物體動(dòng)量的變化率：（牛頓第二定律的動(dòng)量形式）。 （4）動(dòng)量定理的表達(dá)式是矢量式。在一維的情況下，各個(gè)矢量必須以同一個(gè)規(guī)定的方向?yàn)檎? 點(diǎn)評(píng)：要注意區(qū)分“合外力的沖量”和“某個(gè)力的沖量”，根據(jù)動(dòng)量定理，是“合外力的沖量”等于動(dòng)量的變化量，而不是“某個(gè)力的沖量” 等于動(dòng)量的變化量。這是在應(yīng)用動(dòng)量定理解題時(shí)經(jīng)常出錯(cuò)的地方，要引起注意。 【例3】以初速度v0平拋出一個(gè)質(zhì)量為m的物體，拋出后t秒內(nèi)物體的動(dòng)量變化是多少？ 點(diǎn)評(píng)：有了動(dòng)量定理，不論是求合力的沖量還是求物體動(dòng)量的變化，都有了兩種可供選擇的等價(jià)的方法。本題用沖量求解，比先求末動(dòng)量，再求初、末動(dòng)量的矢量差要方便得多。當(dāng)合外力為恒力時(shí)往往用Ft來(lái)求較為簡(jiǎn)單；當(dāng)合外力為變力時(shí)，在高中階段只能用Δp來(lái)求。 2．動(dòng)量定理的定性應(yīng)用 F 【例4】 雞蛋從同一高度自由下落，第一次落在地板上，雞蛋被打破；第二次落在泡沫塑料墊上，沒(méi)有被打破。這是為什么？ 【例5】某同學(xué)要把壓在木塊下的紙抽出來(lái)。第一次他將紙迅速抽出，木塊幾乎不動(dòng)；第二次他將紙較慢地抽出，木塊反而被拉動(dòng)了。這是為什么？ 【例6】 一粒鋼珠從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始自由下落，然后陷人泥潭中。若把在空中下落的過(guò)程稱為過(guò)程Ⅰ，進(jìn)人泥潭直到停止的過(guò)程稱為過(guò)程Ⅱ， 則( ) A 、過(guò)程I中鋼珠的動(dòng)量的改變量等于重力的沖量 B、過(guò)程Ⅱ中阻力的沖量的大小等于過(guò)程I中重力的沖量的大小 C 、I、Ⅱ兩個(gè)過(guò)程中合外力的總沖量等于零 3．動(dòng)量定理的定量計(jì)算 利用動(dòng)量定理解題，必須按照以下幾個(gè)步驟進(jìn)行： （1）明確研究對(duì)象和研究過(guò)程。研究對(duì)象可以是一個(gè)物體，也可以是幾個(gè)物體組成的質(zhì)點(diǎn)組。質(zhì)點(diǎn)組內(nèi)各物體可以是保持相對(duì)靜止的，也可以是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的。研究過(guò)程既可以是全過(guò)程，也可以是全過(guò)程中的某一階段。 （2）進(jìn)行受力分析。只分析研究對(duì)象以外的物體施給研究對(duì)象的力。所有外力之和為合外力。研究對(duì)象內(nèi)部的相互作用力（內(nèi)力）會(huì)改變系統(tǒng)內(nèi)某一物體的動(dòng)量，但不影響系統(tǒng)的總動(dòng)量，因此不必分析內(nèi)力。如果在所選定的研究過(guò)程中的不同階段中物體的受力情況不同，就要分別計(jì)算它們的沖量，然后求它們的矢量和。 （3）規(guī)定正方向。由于力、沖量、速度、動(dòng)量都是矢量，在一維的情況下，列式前要先規(guī)定一個(gè)正方向，和這個(gè)方向一致的矢量為正，反之為負(fù)。 （4）寫(xiě)出研究對(duì)象的初、末動(dòng)量和合外力的沖量（或各外力在各個(gè)階段的沖量的矢量和）。 （5）根據(jù)動(dòng)量定理列式求解。 【例7】質(zhì)量為m的小球，從沙坑上方自由下落，經(jīng)過(guò)時(shí)間t1到達(dá)沙坑表面，又經(jīng)過(guò)時(shí)間t2停在沙坑里。求： A B C （1）沙對(duì)小球的平均阻力F； （2）小球在沙坑里下落過(guò)程所受的總沖量I。 點(diǎn)評(píng)：這種題本身并不難，也不復(fù)雜，但一定要認(rèn)真審題。要根據(jù)題意所要求的沖量將各個(gè)外力靈活組合。若本題目給出小球自由下落的高度，可先把高度轉(zhuǎn)換成時(shí)間后再用動(dòng)量定理。當(dāng)t1>> t2時(shí)，F(xiàn)>>mg。 【例8】 質(zhì)量為M的汽車(chē)帶著質(zhì)量為m的拖車(chē)在平直公路上以加速度a勻加速前進(jìn)，當(dāng)速度為v0時(shí)拖車(chē)突然與汽車(chē)脫鉤，到拖車(chē)停下瞬間司機(jī)才發(fā)現(xiàn)。若汽車(chē)的牽引力一直未變，車(chē)與路面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，那么拖車(chē)剛停下時(shí)，汽車(chē)的瞬時(shí)速度是多大？ m M v0 v/ 點(diǎn)評(píng)：這種方法只能用在拖車(chē)停下之前。因?yàn)橥宪?chē)停下后，系統(tǒng)受的合外力中少了拖車(chē)受到的摩擦力，因此合外力大小不再是。 【例9】 質(zhì)量為m=1kg的小球由高h(yuǎn)1=0.45m處自由下落，落到水平地面后，反跳的最大高度為h2=0.2m，從小球下落到反跳到最高點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間為Δt=0.6s，取g=10m/s2。求：小球撞擊地面過(guò)程中，球?qū)Φ孛娴钠骄鶋毫Φ拇笮。 【例10】 一個(gè)質(zhì)量為m=2kg的物體，在F1=8N的水平推力作用下，從靜止開(kāi)始沿水平面運(yùn)動(dòng)了t1=5s，然后推力減小為F2=5N，方向不變，物體又運(yùn)動(dòng)了t2=4s后撤去外力，物體再經(jīng) 過(guò)t3=6s停下來(lái)。試求物體在水平面上所受的摩擦力。 點(diǎn)評(píng)：遇到涉及力、時(shí)間和速度變化的問(wèn)題時(shí)，運(yùn)用動(dòng)量定理解答往往比運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解簡(jiǎn)便。由解法2可知，合理選取研究過(guò)程，能簡(jiǎn)化解題步驟，提高解題速度。本題也可以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解。 t F O F t 4．在F－t圖中的沖量： F－t圖上的“面積”表示沖量的大小。 【例11】如果物體所受空氣阻力與速度成正比,當(dāng)以速度v1豎直上拋后,又以速度v2返回出發(fā)點(diǎn)。這個(gè)過(guò)程共用了多少時(shí)間? 點(diǎn)評(píng)：該題是利用物理圖象解題的范例，運(yùn)用物理圖象解題形象直觀，可以使解題過(guò)程大大簡(jiǎn)化。 【例12】跳傘運(yùn)動(dòng)員從2000m高處跳下，開(kāi)始下落過(guò)程未打開(kāi)降落傘，假設(shè)初速度為零，所受空氣阻力與下落速度大小成正比，最大降落速度為vm=50m/s。運(yùn)動(dòng)員降落到離地面s=200m高處才打開(kāi)降落傘，在1s內(nèi)速度均勻減小到v1=5.0m/s，然后勻速下落到地面，試求運(yùn)動(dòng)員在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。 三、針對(duì)訓(xùn)練 1．對(duì)于力的沖量的說(shuō)法，正確的是 （ ） A．力越大，力的沖量就越大 B．作用在物體上的力大，力的沖量也不一定大 C．F1與其作用時(shí)間t1的乘積F1t1等于F2與其作用時(shí)間t2的乘積F2t2，則這兩個(gè)沖量相同 D．靜置于地面的物體受到水平推力F的作用，經(jīng)時(shí)間t物體仍靜止，則此推力的沖量為零 2．下列關(guān)于動(dòng)量的說(shuō)法中，正確的是 （ ） A．物體的動(dòng)量改變，其速度大小一定改變 B．物體的動(dòng)量改變，其速度方向一定改變 C．物體運(yùn)動(dòng)速度的大小不變，其動(dòng)量一定不變 D．物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，其動(dòng)量一定改變 3．如圖所示為馬車(chē)模型，馬車(chē)質(zhì)量為m ，馬的拉力F與水平方向成θ角，在拉力F的拉力作用下勻速前進(jìn)了時(shí)間t，則在時(shí)間t內(nèi)拉力、重力、阻力對(duì)物體的沖量大小分別為 （ ） A．Ft，0，F(xiàn)tsinθ B．Ftcosθ，0，F(xiàn)tsinθ C．Ft，mgt，F(xiàn)tcosθ D．Ftcosθ，mgt ，F(xiàn)tcosθ 4．一個(gè)質(zhì)量為m的小鋼球，以速度v1豎直向下射到質(zhì)量較大的水平鋼板上，碰撞后被豎直向上彈出，速度大小為v2，若v1 = v2 = v，那么下列說(shuō)法中正確的是 （ ） A．因?yàn)関1 = v2，小鋼球的動(dòng)量沒(méi)有變化 B．小鋼球的動(dòng)量變化了，大小是2mv，方向豎直向上 C．小鋼球的動(dòng)量變化了，大小是2mv，方向豎直向下 D．小鋼球的動(dòng)量變化了，大小是mv，方向豎直向上 5．物體動(dòng)量變化量的大小為5kgm/s，這說(shuō)明 （ ） A．物體的動(dòng)量在減小 B．物體的動(dòng)量在增大 C．物體的動(dòng)量大小也可能不變 D．物體的動(dòng)量大小一定變化 6．初動(dòng)量相同的A、B兩個(gè)滑冰者，在同樣的冰面上滑行，已知A的質(zhì)量大于Ｂ的質(zhì)量， 并且它們與冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，則它們從開(kāi)始到停止的滑行時(shí)間相比，應(yīng)是（ ） A．tA>tB B．tA=tB C．tA I下 B．I上m，碰前兩球速率相同，合動(dòng)量方向與大球的動(dòng)量方向相同，碰后兩球速率相等但方向相反，合動(dòng)量方向仍與質(zhì)量大者方向相同，由動(dòng)量守恒定律可知，碰撞前后合動(dòng)量不變（包括大小和方向）；而C項(xiàng)，碰后合動(dòng)量反向，∴C項(xiàng)錯(cuò)。D答案的數(shù)學(xué)表達(dá)式為，v′方向和質(zhì)量大的物體初速方向相同，此結(jié)論是動(dòng)量守恒定律中“合二為一”類(lèi)問(wèn)題。物理模型為“完全非彈性碰撞”。 2．B 取向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律，， ∴ 3．A 氣球和人組成系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，人相對(duì)地的速度是v，氣球相對(duì)地的速度是V，有mv-MV=0 人相對(duì)地的位移是h，設(shè)氣球相對(duì)地的位移是x， 得 梯子總長(zhǎng)度 4．C取向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律 。其中，，， 得22-23=4v，v=-0.5m/s 5．B、C碰撞從發(fā)生到結(jié)束是在極短時(shí)間內(nèi)完成的，由于時(shí)間極短，擺球又是由擺線連接的，它完全不受碰撞的影響，仍保持原來(lái)的速度大小和方向。A、D兩項(xiàng)違反上述分析，均不正確。 6．D 在車(chē)廂、人、子彈組成的系統(tǒng)中，合外力等于零，動(dòng)量守恒。子彈與人的作用及子彈與車(chē)壁的作用，都是系統(tǒng)內(nèi)力，不能使系統(tǒng)總動(dòng)量發(fā)生變化。發(fā)射子彈前系統(tǒng)總動(dòng)量為零，子彈打入前車(chē)壁后，系統(tǒng)的總動(dòng)量也為零，∴車(chē)廂的速度為零。 7．C、D根據(jù)題設(shè)物理過(guò)程，其動(dòng)量守恒 設(shè)為較在原一塊，則從這表達(dá)式可知，若與均為正向，那么可能為正向也可能為負(fù)向，即可能為正向（原方向），也可能為負(fù)向（反方向）。若為反向，則大于、等于、小于的可能都有；若為正向，因題設(shè)沒(méi)有一定大于或等于的條件，則大于、等于、小于的可能也都有?！郃、B均不對(duì)。由于各自速度為水平方向，即平拋，所以不論速度大小如何，二者一定以同時(shí)落地。炸裂過(guò)程與間的相互作用，從動(dòng)量守恒角度看是內(nèi)力作用，其沖量定是等值反向。 ∴C、D正確。 8． 提示：根據(jù)， ∴ 教學(xué)后記 動(dòng)量定恒定律是高考重點(diǎn)也是難點(diǎn)，高考中經(jīng)常是以壓軸題出現(xiàn)，難度很大，從往年看，學(xué)生得分率較底，因此，要幫助學(xué)生分析常見(jiàn)的模型，會(huì)應(yīng)用動(dòng)量定恒定律分析、解決碰撞、爆炸等物體相互作用的問(wèn)題．