高考物理二轮复习教案第十四章动量.doc
《高考物理二轮复习教案第十四章动量.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考物理二轮复习教案第十四章动量.doc(19页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、精诚凝聚 =_= 成就梦想 第十四章 动 量知识网络:14-1 动量 冲量 动量定理一、动量和冲量1动量按定义,物体的质量和速度的乘积叫做动量:p=mv动量是描述物体运动状态的一个状态量,它与时刻相对应。动量是矢量,它的方向和速度的方向相同。动量的相对性:由于物体的速度与参考系的选取有关,所以物体的动量也与参考系选取有关,因而动量具有相对性。题中没有特别说明的,一般取地面或相对地面静止的物体为参考系。2动量的变化: 由于动量为矢量,则求解动量的变化时,其运算遵循平行四边形定则。A、若初末动量在同一直线上,则在选定正方向的前提下,可化矢量运算为代数运算。B、若初末动量不在同一直线上,则运算遵循平
2、行四边形定则。例1.一个质量为m=40g的乒乓球自高处落下,以速度=1m/s碰地,竖直向上弹回,碰撞时间极短,离地的速率为=0.5m/s。求在碰撞过程中,乒乓球动量变化为多少?正方向取竖直向下为正方向,乒乓球的初动量为: 乒乓球的末动量为: 乒乓球动量的变化为: =负号表示的方向与所取的正方向相反,即竖直向上。2冲量按定义,力和力的作用时间的乘积叫做冲量:I=Ft冲量是描述力的时间积累效应的物理量,是过程量,它与时间相对应。冲量是矢量,它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向相同)。如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方向就和力的方向相同。如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动
3、,则绳的拉力在时间t内的冲量,就不能说是力的方向就是冲量的方向。对于方向不断变化的力的冲量,其方向可以通过动量变化的方向间接得出。高中阶段只要求会用I=Ft计算恒力的冲量。对于变力的冲量,高中阶段只能利用动量定理通过物体的动量变化来求。要注意的是:冲量和功不同。恒力在一段时间内可能不作功,但一定有冲量。mH例2. 质量为m的小球由高为H的光滑固定斜面顶端无初速滑到底端过程中,重力、弹力、合力的冲量各是多大?解析:力的作用时间都是,力的大小依次是mg、mgcos和mgsin,所以它们的冲量依次是: 点评:特别要注意,该过程中弹力虽然不做功,但对物体有冲量。二、动量定理1动量定理物体所受合外力的冲
4、量等于物体的动量变化。既I=p动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度。这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量(或者说是物体所受各外力冲量的矢量和)。动量定理给出了冲量(过程量)和动量变化(状态量)间的互求关系。现代物理学把力定义为物体动量的变化率:(牛顿第二定律的动量形式)。动量定理的表达式是矢量式。在一维的情况下,各个矢量必须以同一个规定的方向为正。点评:要注意区分“合外力的冲量”和“某个力的冲量”,根据动量定理,是“合外力的冲量”等于动量的变化量,而不是“某个力的冲量” 等于动量的变化量。这是在应用动量定理解题时经常出错的地方,要引起注意。例3.以初速度v
5、0平抛出一个质量为m的物体,抛出后t秒内物体的动量变化是多少?解析:因为合外力就是重力,所以p=Ft=mgt点评:有了动量定理,不论是求合力的冲量还是求物体动量的变化,都有了两种可供选择的等价的方法。本题用冲量求解,比先求末动量,再求初、末动量的矢量差要方便得多。当合外力为恒力时往往用Ft来求较为简单;当合外力为变力时,在高中阶段只能用p来求。2动量定理的定性应用(1)动量变化量一定,作用时间不同,受到的力就不同。例4. 鸡蛋从同一高度自由下落,第一次落在地板上,鸡蛋被打破;第二次落在泡沫塑料垫上,没有被打破。这是为什么?解析:两次碰地(或碰塑料垫)瞬间鸡蛋的初速度相同,而末速度都是零也相同,
6、所以两次碰撞过程鸡蛋的动量变化相同。根据Ft=p,第一次与地板作用时的接触时间短,作用力大,所以鸡蛋被打破;第二次与泡沫塑料垫作用的接触时间长,作用力小,所以鸡蛋没有被打破。(再说得准确一点应该指出:鸡蛋被打破是因为受到的压强大。鸡蛋和地板相互作用时的接触面积小而作用力大,所以压强大,鸡蛋被打破;鸡蛋和泡沫塑料垫相互作用时的接触面积大而作用力小,所以压强小,鸡蛋未被打破。)(2)作用力一定,作用时间不同,动量变化量就不同。F例5.某同学要把压在木块下的纸抽出来。第一次他将纸迅速抽出,木块几乎不动;第二次他将纸较慢地抽出,木块反而被拉动了。这是为什么?解析:物体动量的改变不是取决于合力的大小,而
7、是取决于合力冲量的大小。在水平方向上,第一次木块受到的是滑动摩擦力,一般来说大于第二次受到的静摩擦力;但第一次力的作用时间极短,摩擦力的冲量小,因此木块没有明显的动量变化,几乎不动。第二次摩擦力虽然较小,但它的作用时间长,摩擦力的冲量反而大,因此木块会有明显的动量变化。例6. 一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷人泥潭中。若把在空中下落的过程称为过程,进人泥潭直到停止的过程称为过程, 则( )A、过程I中钢珠的动量的改变量等于重力的冲量B、过程中阻力的冲量的大小等于过程I中重力的冲量的大小C、I、两个过程中合外力的总冲量等于零D、过程中钢珠的动量的改变量等于零解析:根据动量定理可知,在过程I
8、中,钢珠从静止状态自由下落.不计空气阻力,小球所受的合外力即为重力,因此钢珠的动量的改变量等于重力的 冲量,选项A正确;过程I中阻力的冲量的大小等于过程I中重力的冲量的大小与过程中重力的冲量的大小之和,显然B选项不对;在I、两个过程中,钢珠动量的改变量各不为零.且它们大小相等、方向相反,但从整体看,钢珠动量的改变量为零,故合外力的总冲量等于零,故C选项正确,D选项错误。因此,本题的正确选项为A、C。3动量定理的定量计算利用动量定理解题,必须按照以下几个步骤进行:明确研究对象和研究过程。研究对象可以是一个物体,也可以是几个物体组成的质点组。质点组内各物体可以是保持相对静止的,也可以是相对运动的。
9、研究过程既可以是全过程,也可以是全过程中的某一阶段。进行受力分析。只分析研究对象以外的物体施给研究对象的力。所有外力之和为合外力。研究对象内部的相互作用力(内力)会改变系统内某一物体的动量,但不影响系统的总动量,因此不必分析内力。如果在所选定的研究过程中的不同阶段中物体的受力情况不同,就要分别计算它们的冲量,然后求它们的矢量和。规定正方向。由于力、冲量、速度、动量都是矢量,在一维的情况下,列式前要先规定一个正方向,和这个方向一致的矢量为正,反之为负。写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量(或各外力在各个阶段的冲量的矢量和)。ABC根据动量定理列式求解。例7.质量为m的小球,从沙坑上方自由下落,
10、经过时间t1到达沙坑表面,又经过时间t2停在沙坑里。求:沙对小球的平均阻力F;小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I。解析:设刚开始下落的位置为A,刚好接触沙的位置为B,在沙中到达的最低点为C。在下落的全过程对小球用动量定理:重力作用时间为t1+t2,而阻力作用时间仅为t2,以竖直向下为正方向,有:mg(t1+t2)-Ft2=0, 解得:仍然在下落的全过程对小球用动量定理:在t1时间内只有重力的冲量,在t2时间内只有总冲量(已包括重力冲量在内),以竖直向下为正方向,有: mgt1-I=0,I=mgt1点评:这种题本身并不难,也不复杂,但一定要认真审题。要根据题意所要求的冲量将各个外力灵活组合。若本
11、题目给出小球自由下落的高度,可先把高度转换成时间后再用动量定理。当t1 t2时,Fmg。m Mv0v/例8. 质量为M的汽车带着质量为m的拖车在平直公路上以加速度a匀加速前进,当速度为v0时拖车突然与汽车脱钩,到拖车停下瞬间司机才发现。若汽车的牵引力一直未变,车与路面的动摩擦因数为,那么拖车刚停下时,汽车的瞬时速度是多大?解析:以汽车和拖车系统为研究对象,全过程系统受的合外力始终为,该过程经历时间为v0/g,末状态拖车的动量为零。全过程对系统用动量定理可得:点评:这种方法只能用在拖车停下之前。因为拖车停下后,系统受的合外力中少了拖车受到的摩擦力,因此合外力大小不再是。例9.质量为m=1kg的小
12、球由高h1=0.45m处自由下落,落到水平地面后,反跳的最大高度为h2=0.2m,从小球下落到反跳到最高点经历的时间为t=0.6s,取g=10m/s2。求:小球撞击地面过程中,球对地面的平均压力的大小F。解析:以小球为研究对象,从开始下落到反跳到最高点的全过程动量变化为零,根据下降、上升高度可知其中下落、上升分别用时t1=0.3s和t2=0.2s,因此与地面作用的时间必为t3=0.1s。由动量定理得:mgt-Ft3=0 ,F=60N例10. 一个质量为m=2kg的物体,在F1=8N的水平推力作用下,从静止开始沿水平面运动了t1=5s,然后推力减小为F2=5N,方向不变,物体又运动了t2=4s后
13、撤去外力,物体再经 过t3=6s停下来。试求物体在水平面上所受的摩擦力。解法l 取物体为研究对象,它的运动可明显分为三个过程。设第一、二两过程末的速度分别为v1和v2。,物体所受摩擦力为f,规定推力的方向为正方向。根据动量定理对三个过程分别有:联立上述三式得 解法2 规定推力的方向为正方向,在物体运动的整个过程中,物体的初动量p1=0,末动量p2=0。据动量定理有即: 解得 tFOFt点评:遇到涉及力、时间和速度变化的问题时,运用动量定理解答往往比运用牛顿运 动定律及运动学规律求解简便。由解法2可知,合理选取研究过程,能简化解题步骤,提高解题速度。本题也可以用牛顿运动定律求解。4在Ft图中的冲
14、量:Ft图上的“面积”表示冲量的大小。例11. 如图所示,图线表示作用在某物体上的合外力与时间变化的关系,若物体开始时是静止的,那么.从=0开始,前3内作用在物体上的冲量为-5.前4内物体的位移为零.第4未物体的速度为零.前3内合外力对物体做功为零D*如果物体所受空气阻力与速度成正比,当以速度v1竖直上抛后,又以速度v2返回出发点。这个过程共用了多少时间?解析:如图所示,作出上升阶段和下降阶段的v-t图线(图中蓝色线所示),则图线下方的“面积”表示位移大小,即s1=s2=h,由于阻力与速度大小成正比,在图中作出f-t图线(图中红色线所示),则图线下方的面积一定相等,而此“面积”表示上升阶段和下
15、降阶段阻力的冲量,即有If 1=If 2,对全过程由动量定理可得mgt=m(v1+v2),解得t=(v1+v2)/g点评:该题是利用物理图象解题的范例,运用物理图象解题形象直观,可以使解题过程大大简化。例12.跳伞运动员从2000m高处跳下,开始下落过程未打开降落伞,假设初速度为零,所受空气阻力与下落速度大小成正比,最大降落速度为vm=50m/s。运动员降落到离地面s=200m高处才打开降落伞,在1s内速度均匀减小到v1=5.0m/s,然后匀速下落到地面,试求运动员在空中运动的时间。解析:整个过程中,先是变加速运动,接着匀减速,最后匀速运动,作出vt图线如图(1)所示。由于第一段内作非匀变速直
16、线运动,用常规方法很难求得这1800m位移内的运动时间。考虑动量定理,将第一段的vt图按比例转化成ft图,如图(2)所示,则可以巧妙地求得这段时间。设变加速下落时间为t1,又:mg=kvm,得 所以:第二段1s内: 所以第三段时间空中的总时间: 14-2 动量守恒定律一、守恒定律:1.定律:如果一个系统不受外力或者所受合外力为零,那么这个系统的总动量守恒。2.表达式:(1)p=p 运动过程中,系统总动量不变(大小,方向都不变)(2)p=0 运动过程中,系统总动量的变化量为零(3)pA=-pB 运动过程中,系统的A、B两个部分,动量的增量总是等值反向。3.守恒条件:(1)绝对条件:系统不受外力或
17、所受合外力为零。(2)相对条件:系统所受合外力不为零,但在某方向上的合力为零,则系统在该方向动量守恒,系统总动量不守恒。(3)近似条件:系统所受合外力不为零,但系统的内力远大于外力,可忽略外力时,可认为系统动量守恒。4.理解:矢量性:注意选取坐标系瞬时性: 如碰撞、爆炸等同时性:的同时性同一性:同一参考系普适性:普遍适用5.应用动量守恒定律的步骤:(1)分析题意,确定研究对象。(2)根据题意选取研究的运动段落,明确始末状态的动量大小和方向。(3)对研究对象进行受力分析,确定是否符合动量守恒的条件。(4)选取参考正方向(5)列取方程求解:符合守恒条件,列动量守恒方程; 不符合守恒条件,列动量定理
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 完整 word 高考 物理 二轮 复习 教案 第十四 章动
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精***】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精***】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。