北京專用2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí)專題七動量課件.ppt

考點清單,考點一沖量、動量和動量定理考向基礎(chǔ)一、沖量1.定義:力與力的作用時間的乘積叫力的沖量。2.定義式:I=Ft。3.標矢性:力是矢量,所以沖量也是矢量。4.過程性:沖量是描述力對物體作用的時間積累效應(yīng)的物理量。力越大,作用時間越長,沖量就越大。5.絕對性:由于力和時間都與參考系的選擇無關(guān),因此沖量也跟參考系的選擇無關(guān),另外物體受某個力的沖量只取決于這個力及其作用時間,與物體的運動狀態(tài)、是否受其他力無關(guān)。,6.單位:牛頓秒,符號Ns。7.解釋:(1)沖量表達式I=Ft只適用于計算恒力的沖量,計算變力的沖量一般用動量定理。(2)以時間為橫軸,力為縱軸,畫出變力隨時間變化的關(guān)系圖像,如圖所示,該圖線與時間軸圍成的“面積”(圖中陰影部分)表示了力的沖量的大小。,二、動量1.定義:物體的質(zhì)量(m)跟其速度(v)的乘積(mv)叫做物體的動量,用符號p表示。2.定義式:p=mv。3.單位:千克米/秒,符號kgm/s。4.標矢性:矢量,方向與速度方向相同。5.狀態(tài)量:對應(yīng)于某一個時刻或某一位置。6.相對性:與參考系有關(guān),通常取地面為參考系。7.引入意義:(1)為了描述力作用一段時間后對物體產(chǎn)生的效果。(2)為了揭示相互作用的物體系統(tǒng),在作用過程中遵循的規(guī)律。,三、動量定理1.內(nèi)容:物體在一個過程始末的動量變化量等于它在這個過程中所受力的沖量。2.表達式:p-p=I或mv-mv=F合t。3.對象:單個物體或多個物體組成的系統(tǒng)。4.使用范圍:宏觀、微觀、低速、高速都適用。5.解釋:(1)動量定理是牛頓第二定律的變形,根據(jù)F合=可知,合外力等于物體動量的變化率。(2)動量定理表達式F合t=mv-mv是一個矢量表達式,應(yīng)用時需規(guī)定正方向。(3)合外力的沖量是物體動量變化的原因,物體動量變化是合外力沖量產(chǎn)生的必然結(jié)果。,考向突破考向一沖量、動量和動量定理1.沖量和功的比較,2.動量與動能,例1一高空作業(yè)的工人重為600N,系一條長為L=5m的安全帶,若工人不慎跌落時安全帶的緩沖時間t=1s,則安全帶受的沖力是多大?(g取10m/s2),解法二(全過程法)在整個下落過程中對工人應(yīng)用動量定理,在整個下落過程中,重力的沖量大小為mg,拉力F的沖量大小為Ft。初、末動量都是零,取向下為正方向,由動量定理得mg-Ft=0解得F=1200N由牛頓第三定律知,安全帶所受的沖力F=F=1200N,方向豎直向下。,答案1200N,考向二用動量定理解決連續(xù)流體的作用問題解決流體、微粒的持續(xù)作用問題時,一般先轉(zhuǎn)化為一很短時間內(nèi)的作用問題,再應(yīng)用動量定理求解。,例2高壓采煤水槍出水口的橫截面積為S,水的射速為v,射到煤層上后,水的速度變?yōu)榱?若水的密度為,求水對煤層的沖力大小。,解析設(shè)在t時間內(nèi)射出的水的質(zhì)量為m,則m=Svt,以m的水為研究對象,它在t時間內(nèi)動量變化為p=m(0-v)=-Sv2t。設(shè)F為水對煤層的沖力,F為煤層對水的反沖力,以F的方向為正方向。根據(jù)動量定理(忽略水的重力)有Ft=-Sv2t,所以F=-Sv2。根據(jù)牛頓第三定律得F=-F=Sv2。,答案Sv2,考點二動量守恒定律及其應(yīng)用考向基礎(chǔ)動量守恒定律的應(yīng)用,考向突破考向一動量守恒定律的應(yīng)用1.明確系統(tǒng)由哪幾部分組成。2.對系統(tǒng)中各物體進行受力分析,分清哪些是內(nèi)力,哪些是外力。3.看所有外力的合力是否為零,或內(nèi)力是否遠大于外力,從而判定系統(tǒng)的動量是否守恒。4.若系統(tǒng)所受合外力不為零,但內(nèi)力遠大于外力時,系統(tǒng)的動量近似守恒。5.若系統(tǒng)所受合外力不為零,但在某一方向上的合力為零,則在這個方向上動量守恒。,例3(多選)如圖所示,A、B兩物體質(zhì)量之比mAmB=32,原來靜止在平板小車C上,A、B間有一根被壓縮的彈簧,地面光滑,當彈簧突然釋放后,則()A.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,A、B組成的系統(tǒng)的動量守恒B.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,A、B、C組成的系統(tǒng)的動量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B組成的系統(tǒng)的動量守恒,D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C組成的系統(tǒng)的動量守恒,解析如果A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,彈簧釋放后A、B分別相對于小車向左、向右滑動,它們所受的滑動摩擦力FA向右,FB向左。由于mAmB=32,所以FAFB=32,則A、B組成的系統(tǒng)所受的外力之和不為零,故其動量不守恒,A選項錯誤。對A、B、C組成的系統(tǒng),A、B與C間的摩擦力為內(nèi)力,該系統(tǒng)所受的外力為豎直方向上的重力和支持力,它們的合力為零,故該系統(tǒng)的動量守恒,B、D選項均正確。若A、B所受摩擦力大小相等,則A、B組成的系統(tǒng)所受外力之和為零,故其動量守恒,C選項正確。,答案BCD,考向二“人舟”問題中的動量守恒在不計水的阻力時,“人舟”問題可以應(yīng)用動量守恒定律求解。這類問題實際上也屬于近似的動量守恒。,例4長為L、質(zhì)量為M的小船停在靜水中,一個質(zhì)量為m的人立在船頭,若不計水的黏滯阻力,當人從船頭走到船尾的過程中,人和船對地面的位移各是多大?,解析設(shè)某時刻人對地的速率和位移分別為v1、x1,船對地的速率和位移分別為v2和x2,根據(jù)動量守恒得mv1-Mv2=0因為在人從船頭走到船尾的整個過程中系統(tǒng)的動量時刻守恒,對式兩邊同乘t,得mx1-Mx2=0式為人對地的位移和船對地的位移關(guān)系。由圖還可看出:,x1+x2=L聯(lián)立兩式得,答案見解析,考點三動量和能量的綜合應(yīng)用考向基礎(chǔ)一、碰撞,二、爆炸,三、反沖,四、研究動力學(xué)問題的三大觀點,考向突破考向一碰撞1.彈性碰撞:碰撞結(jié)束后,形變?nèi)肯?動能沒有損失,不僅動量守恒,而且初、末動能相等。m1v1+m2v2=m1v1+m2v2m1+m2=m1v12+m2v22v1=v2=若v2=0,即“一動一靜”的彈性碰撞,碰后二者速度分別為v1=v1,v2=v1此時,如果m1=m2,則v1=0,v2=v1,二者速度互換;如果m1<m2則v1v前,否則無法實現(xiàn)碰撞。碰撞后,原來在前的物體的速度一定增大,且原來在前的物體速度大于或等于原來在后的物體的速度,即v前v后,否則碰撞沒有結(jié)束。如果碰前兩物體相向運動,則碰后,兩物體的運動,方向不可能都不改變,除非兩物體碰撞后速度均為零。,例6如圖所示,光滑水平面上有大小相同的A、B兩球在同一直線上運動。兩球質(zhì)量關(guān)系為mB=2mA,規(guī)定向右為正方向,A、B兩球的動量均為6kgm/s,運動中兩球發(fā)生碰撞,碰撞后A球的動量增量為-4kgm/s,則()A.左方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為25B.左方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為110C.右方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為25D.右方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為110,解析由兩球的動量都是6kgm/s可知,運動方向都向右,且能夠相碰,說明左方是質(zhì)量小速度大的小球,故左方是A球。碰后A球的動量減少了4kgm/s,即A球的動量為2kgm/s,由動量守恒定律得B球的動量變?yōu)?0kgm/s,則A、B兩球速度大小之比為25,故選項A是正確的。,答案A,考向二動量和能量的綜合應(yīng)用1.弄清有幾個物體參與運動,并劃分清楚物體的運動過程。2.進行正確的受力分析,明確各過程的運動特點。3.在光滑的平面或曲面上運動的物體、做拋體運動的物體(不計阻力),機械能一定守恒;碰撞、子彈打木塊、不受其他外力作用的兩物體相互作用問題,一般考慮用動量守恒定律分析。4.如含摩擦生熱問題,則考慮用能量守恒定律分析。,例7如圖所示,光滑水平面上有一質(zhì)量M=4.0kg的平板車,車的上表面是一段長L=1.5m的粗糙水平軌道,水平軌道左側(cè)連一半徑R=0.25m的光滑四分之一圓軌道,圓弧軌道與水平軌道在點O處相切。一質(zhì)量m=1.0kg的小物塊(可視為質(zhì)點)從平板車的右端以水平向左的初速度v0滑上平板車,小物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)=0.5,小物塊恰能到達圓弧軌道的最高點A。取g=10m/s2,求:(1)小物塊滑上平板車的初速度v0的大小;(2)小物塊與車最終相對靜止時,它距點O的距離大小。,解析(1)平板車和小物塊組成的系統(tǒng)在水平方向上動量守恒,設(shè)小物塊到達圓弧軌道最高點A時,二者的共同速度為v1由動量守恒得:mv0=(M+m)v1由能量守恒得:m-(M+m)=mgR+mgL聯(lián)立得v0=5m/s(2)設(shè)小物塊最終與車相對靜止時,二者的共同速度為v2,從小物塊滑上平板車,到二者相對靜止的過程中,由動量守恒得:mv0=(M+m)v2設(shè)小物塊與車最終相對靜止時,它距O點的距離為x,由能量守恒得:,m-(M+m)=mg(L+x)聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得:x=0.5m,答案(1)5m/s(2)0.5m,方法技巧,方法1動量和能量綜合應(yīng)用的幾個典型模型1.“彈簧”模型兩個或兩個以上物體與彈簧組成的系統(tǒng)在相互作用的過程中,在能量方面,若系統(tǒng)所受的重力和彈簧彈力以外的其他力不做功,系統(tǒng)機械能守恒。若還有其他外力和內(nèi)力做功,這些力做功之和等于系統(tǒng)機械能的改變量。做功之和為正,系統(tǒng)總機械能增加,反之減少。在相互作用過程特征方面,彈簧兩端物體把彈簧拉伸至最長(或壓縮至最短)時,兩端的物體具有相同的速度,彈簧的彈性勢能最大。如系統(tǒng)每個物體除彈簧彈力外所受合力為零,當彈簧為自然長度時,系統(tǒng)內(nèi)彈簧某一端的物體具有最大速度。,例1如圖,光滑水平直軌道上有三個質(zhì)量均為m的物塊A、B、C。B的左側(cè)固定一輕彈簧(彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不計)。設(shè)A以速度v0朝B運動,壓縮彈簧;當A、B速度相等時,B與C恰好相碰并粘接在一起,然后繼續(xù)運動。假設(shè)B和C碰撞過程時間極短。求從A開始壓縮彈簧直至與彈簧分離的過程中,()整個系統(tǒng)損失的機械能;()彈簧被壓縮到最短時的彈性勢能。,解題思路(1)機械能損失在B與C發(fā)生完全非彈性碰撞的過程中;(2)彈簧被壓縮到最短時,三者共速。,解析()從A壓縮彈簧到A與B具有相同速度v1時,對A、B與彈簧組成的系統(tǒng),由動量守恒定律得mv0=2mv1此時B與C發(fā)生完全非彈性碰撞,設(shè)碰撞后的瞬時速度為v2,損失的機械能為E,對B、C組成的系統(tǒng),由動量守恒和能量守恒定律得mv1=2mv2m=E+(2m)聯(lián)立式得E=m()由式可知v2u=2m/s,所以v=4m/s即物塊B與物塊A第一次碰撞前的速度大小設(shè)物塊A、B第一次碰撞后的速度分別為v2、v1,取向左為正方向,由動量守恒定律和機械能守恒定律得mv=mv1+Mv2mv2=m+M解得v1=-v=-2m/s,v2=2m/s,上時的速度大小為v3=1m/s,繼而與物塊A發(fā)生第3次碰撞。設(shè)第2次碰撞到第3次碰撞之間,物塊B在傳送帶上運動的時間為t2由動量定理得:mgt2=2mv3解得t2=v1=v=24s=2s可知:物塊B與物塊A第n次碰撞后物塊B在傳送帶上運動的時間為tn=4s(n=1,2,3),t1、t2、t3構(gòu)成無窮等比數(shù)列,公比q=由無窮等比數(shù)列求和公式得t總=t1,可知當n時,t總=4s=8s則物塊B經(jīng)第一次與物塊A碰撞后在傳送帶上運動的總時間為8s,答案(1)60N(2)12J(3)8s,