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

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高考導(dǎo)航 基礎(chǔ)課1動(dòng)量和動(dòng)量定理 動(dòng)量 1 定義 運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和的乘積叫做物體的動(dòng)量 通常用p來(lái)表示 2 表達(dá)式 p 3 單位 4 標(biāo)矢性 動(dòng)量是矢量 其方向和方向相同 知識(shí)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(gè)力的沖量 公式 I 2 單位 沖量的單位是 符號(hào)是 3 方向 沖量是矢量 沖量的方向與力的方向 作用時(shí)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(dòng)量變化量的方向與的方向相同 可以在某一方向上用動(dòng)量定理 動(dòng)量定理 合外力 動(dòng)量 合外力 1 2017 北京西城區(qū)模擬 多選 關(guān)于動(dòng)量和沖量 下列說(shuō)法正確的是 A 物體所受合外力的沖量的方向與物體動(dòng)量的方向相同B 物體所受合外力的沖量等于物體動(dòng)量的變化C 物體所受合外力的沖量等于物體的動(dòng)量D 物體動(dòng)量的方向與物體的運(yùn)動(dòng)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(dòng)量變化量的方向相同 與動(dòng)量的方向不一定相同 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 由動(dòng)量定理可知 物體所受合外力的沖量等于物體動(dòng)量的變化 故選項(xiàng)B正確 C錯(cuò)誤 物體的動(dòng)量p mv 故物體動(dòng)量的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同 選項(xiàng)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(gè)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(shí)間內(nèi) 軟墊對(duì)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(dòng)量及動(dòng)量變化的計(jì)算 1 沖量的計(jì)算方法 1 計(jì)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(wú)需考慮物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 2 利用F t圖象計(jì)算 F t圍成的面積可以表示沖量 該種方法可以計(jì)算變力的沖量 2 動(dòng)量 動(dòng)能 動(dòng)量變化量的比較 1 多選 對(duì)任何一個(gè)固定質(zhì)量的物體 下列說(shuō)法正確的是 A 物體的動(dòng)量發(fā)生變化 其動(dòng)能一定發(fā)生變化B 物體的動(dòng)量發(fā)生變化 其動(dòng)能不一定發(fā)生變化C 物體的動(dòng)能發(fā)生變化 其動(dòng)量一定發(fā)生變化D 物體的動(dòng)能發(fā)生變化 其動(dòng)量不一定發(fā)生變化解析物體的動(dòng)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(dòng)能不一定發(fā)生變化 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確 物體的動(dòng)能變化 速度大小一定變化 則動(dòng)量一定發(fā)生變化 故選項(xiàng)C正確 D錯(cuò)誤 答案BC 2 2018 河南鄭州市調(diào)研 多選 如圖1所示 兩個(gè)質(zhì)量相等的物體在同一高度沿傾角不同的兩個(gè)光滑斜面由靜止開(kāi)始自由下滑 不計(jì)空氣阻力 在它們到達(dá)斜面底端的過(guò)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(shí)間內(nèi) 關(guān)于球的動(dòng)量變化量 p和合外力對(duì)小球做的功W 下列說(shuō)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(guó)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(kāi)始沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) F隨時(shí)間t變化的圖線(xiàn)如圖2所示 則 A t 1s時(shí)物塊的速率為1m sB t 2s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為4kg m sC t 3s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為5kg m sD t 4s時(shí)物塊的速度為零 圖2 答案AB 動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用 1 理解動(dòng)量定理的要點(diǎn) 1 應(yīng)用動(dòng)量定理時(shí)研究對(duì)象既可以是單一物體 也可以是系統(tǒng) 當(dāng)為系統(tǒng)時(shí)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(gè)力的沖量再對(duì)沖量求矢量和 3 動(dòng)量定理是矢量式 列方程之前先規(guī)定正方向 2 用動(dòng)量定理解釋現(xiàn)象 1 p一定時(shí) F的作用時(shí)間越短 力就越大 時(shí)間越長(zhǎng) 力就越小 2 F一定 此時(shí)力的作用時(shí)間越長(zhǎng) p就越大 力的作用時(shí)間越短 p就越小 分析問(wèn)題時(shí) 要把哪個(gè)量一定 哪個(gè)量變化搞清楚 3 動(dòng)量定理的兩個(gè)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(dòng)量的變化量 典例 一輛轎車(chē)強(qiáng)行超車(chē)時(shí) 與另一輛迎面駛來(lái)的轎車(chē)相撞 兩車(chē)相撞后 兩車(chē)車(chē)身因相互擠壓 皆縮短了0 5m 據(jù)測(cè)算兩車(chē)相撞前速率約為30m s 則 1 試求車(chē)禍中車(chē)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(chē)禍過(guò)程中與人體的作用時(shí)間是1s 求這時(shí)人體受到的平均沖力為多大 解析 1 兩車(chē)相撞時(shí)認(rèn)為人與車(chē)一起做勻減速運(yùn)動(dòng)直到停止 位移為0 5m 答案 1 5 4 104N 2 1 8 103N 用動(dòng)量定理解題的基本思路 1 下列解釋中正確的是 A 跳高時(shí) 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(guò)程受到的沖量C 動(dòng)量相同的兩個(gè)物體受相同的制動(dòng)力作用 質(zhì)量小的先停下來(lái)D 人從越高的地方跳下 落地時(shí)越危險(xiǎn) 是因?yàn)槁涞貢r(shí)人受到的沖量越大 解析跳高時(shí) 在落地處墊海綿是為了延長(zhǎng)作用時(shí)間減小沖力 不是減小沖量 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 在碼頭上裝橡皮輪胎 是為了延長(zhǎng)作用時(shí)間 從而減小沖力 不是減小沖量 故選項(xiàng)B錯(cuò)誤 動(dòng)量相同的兩個(gè)物體受相同的制動(dòng)力作用 根據(jù)動(dòng)量定理Ft mv 則知運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等 故選項(xiàng)C錯(cuò)誤 從越高的地方跳下 落地時(shí)速度越大 動(dòng)量越大 則沖量越大 故選項(xiàng)D正確 答案D 圖3 解析根據(jù)動(dòng)量定理得 p mgt 60 10 1kg m s 600kg m s 故選項(xiàng)A正確 答案A 3 質(zhì)量為1kg的物體做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 其速度 時(shí)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(dòng)量相同 p1 p2 5kg m s 由動(dòng)量定理知I1 0 在后10s內(nèi)末狀態(tài)的動(dòng)量p3 5kg m s 由動(dòng)量定理得I2 p3 p2 10N s 故選項(xiàng)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(xiàng)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(chē)與拖車(chē)脫鉤有時(shí)發(fā)生 如圖5所示 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)與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 那么從脫鉤到拖車(chē)剛停下的過(guò)程中 下列說(shuō)法正確的是 圖5 答案CD 應(yīng)用動(dòng)量定理解決流體問(wèn)題 建立 柱狀模型 對(duì)于 連續(xù) 質(zhì)點(diǎn)系發(fā)生持續(xù)作用 物體動(dòng)量 或其他量 連續(xù)發(fā)生變化這類(lèi)問(wèn)題的處理思路是 正確選取研究對(duì)象 即選取很短時(shí)間 t內(nèi)動(dòng)量 或其他量 發(fā)生變化的那部分物體作為研究對(duì)象 建立如下的 柱狀模型 在時(shí)間 t內(nèi)所選取的研究對(duì)象均分布在以S為截面積 長(zhǎng)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(duì)象 研究它在 t時(shí)間內(nèi)動(dòng)量 或其他量 的變化情況 再根據(jù)動(dòng)量定理 或其他規(guī)律 求出有關(guān)的物理量 模型一流體類(lèi)問(wèn)題 例1 2016 全國(guó)卷 35 2 某游樂(lè)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(jiàn) 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(kāi) 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(shí)間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量 玩具在空中懸停時(shí) 其底面相對(duì)于噴口的高度 解析 在剛噴出一段很短的 t時(shí)間內(nèi) 可認(rèn)為噴出的水柱保持速度v0不變 該時(shí)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(mǎn)足 V lS 設(shè)玩具底面相對(duì)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(duì)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(duì)水柱的作用力 v 為水柱到達(dá)玩具底部時(shí)的速度 在很短 t時(shí)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(duì)該部分水柱應(yīng)用動(dòng)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(dòng)量定理應(yīng)用于流體時(shí) 應(yīng)在任意時(shí)刻 t時(shí)從流管中取出一個(gè)在流動(dòng)方向上的截面1和2圍起來(lái)的柱體體積 V 在此柱體內(nèi)截取一微小流束 l 將 無(wú)形 流體變?yōu)?有形 實(shí)物 m 則在 t時(shí)間內(nèi)質(zhì)量為 m的柱形流體的動(dòng)量變化為 p 即F t mv2 mv1 模型二微粒類(lèi)問(wèn)題 例2 正方體密閉容器中有大量運(yùn)動(dòng)粒子 每個(gè)粒子質(zhì)量為m 單位體積內(nèi)粒子數(shù)量n為恒量 為簡(jiǎn)化問(wèn)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(huì)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(shí) 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(guò)程中需要用到 但題目沒(méi)有給出的物理量 要在解題時(shí)做必要的說(shuō)明 針對(duì)訓(xùn)練 如圖6所示 一個(gè)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(kāi)右端閥門(mén) 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(shí)鋼瓶底端對(duì)豎直墻面的作用力大小是 圖6 解析 t時(shí)間內(nèi)貯氣瓶噴出氣體的質(zhì)量 m Sv t 對(duì)于貯氣瓶 瓶?jī)?nèi)氣體及噴出的氣體所組成的系統(tǒng) 由動(dòng)量定理得F t mv 0 解得F v2S 選項(xiàng)D正確 答案D