新高考物理一轮复习课时分层集训18动量动量定理新人教版
高考物理一轮复习课时分层集训动量动量定理新人教
课时分层集训(十八) 动量动量定理(限时:40分钟)[基础对点练]冲量、动量及动量的变化1.(多选)关于动量的概念,下列说法中正确的是( )A.动量大的物体惯性一定大B.动量大的物体运动一定快C.动量相同的物体运动方向一定相同D.动量相同的物体速度小的惯性大CD [物体的动量是由速度和质量两个因素决定的.动量大的物体质量不一定大,惯性也不一定大,A错误;同样,动量大的物体速度也不一定大,B错误;动量相同指动量的大小和方向均相同,而动量的方向就是物体运动的方向,故动量相同的物体运动方向一定相同,C正确;动量相同的物体,速度小的质量大,惯性大,D正确.]2.(多选)关于动量的变化,下列说法中正确的是 ( )A.做直线运动的物体速度增大时,动量的增量Δp的方向与运动方向相同B.做直线运动的物体速度减小时,动量的增量Δp的方向与运动方向相反C.物体的速度大小不变时,动量的增量Δp为零D.物体做平抛运动时,动量的增量一定不为零ABD [当做直线运动的物体的速度增大时,其末态动量p2大于初态动量p1,由矢量的运算法则可知Δp=p2-p1>0,与物体运动方向相同,如图(a)所示,所以A选项正确.当做直线运动的物体速度减小时,p2<p1,如图(b)所示,Δp与p1(或p2)方向相反,与运动方向相反,B选项正确.当物体的速度大小不变时,其方向可能变化,也可能不变化.动量可能不变化即Δp=0,也可能动量大小不变而方向变化,此种情况Δp≠0,C选项错误.当物体做平抛运动时,速度的大小和方向变化,即动量一定变化,Δp一定不为零,如图(c)所示,故D选项正确.]3.关于冲量,下列说法中正确的是( )A.冲量是物体动量变化的原因B.作用在静止的物体上的力的冲量一定为零C.动量越大的物体受到的冲量越大D.冲量的方向就是物体运动的方向A [力作用一段时间便有了冲量,而力作用一段时间后,物体的运动状态发生了变化,物体的动量也发生了变化,因此说冲量使物体的动量发生了变化,A正确;只要有力作用在物体上,经历一段时间,这个力便有了冲量I=Ft,与物体处于什么状态无关,物体运动状态的变化是所有作用在物体上的力共同产生的效果,B错误;物体所受冲量I=Ft与物体动量的大小p=mv无关,C错误;冲量的方向与物体运动方向无关,D错误.]4.从同一高度以相同的速率抛出质量相同的三个小球,a球竖直上抛,b球竖直下抛,c球水平抛出,不计空气阻力,则( )【导学号:84370255】A.三球落地时的动量相同B.三球落地时的动量大小相同C.从抛出到落地过程中,三球受到的冲量相同D.从抛出到落地过程中,三球受到的冲量大小相同B [根据机械能守恒定律可知,三球落地时,速度大小相等,但c球速度方向与a、b球的速度方向不同.从抛出到落地过程中,三球均仅受重力作用,但三球在空中运动的时间不同.故选B.] 动量定理的理解及简单应用5.(多选)下列对几种现象的解释中,正确的是( )A.击钉时不用橡皮锤,是因为橡皮锤太轻B.跳高时在沙坑里填沙,是为了减小冲量C.在推车时推不动,是因为车受合外力的冲量为零D.动能相同的两个物体受相同的阻力作用时,质量小的先停下来CD [击钉时不用橡皮锤,是因为橡皮锤有弹性,作用时间长,据动量定理Ft=0-mv得作用力小,故不用橡皮锤击钉,A错;跳高时,在沙坑里填沙,是为了增加人与地面的作用时间,减少作用力,B错;在推车时推不动,车所受合力为零,则合外力的冲量为零,C对;据动能和动量的关系p=2mE k 知,在动能相同的情况下,质量小的动量小,由F f t=0-p得,动量小的先停下来,即质量小的先停下来,D对.]6.质量为4 kg的物体以2 m/s的初速度做匀变速直线运动,经过2 s,动量大小变为14 kg·m/s.该物体 ( )A.所受合外力的大小可能大于11 NB.所受合外力的大小可能小于3 NC.所受的冲量可能小于6 N·sD.所受的冲量可能大于18 N·sD [若设物体初速度方向为正方向,则初动量p1=mv1=8 kg·m/s,末动量只告诉了大小,则有两种可能:当p2=14 kg·m/s,则Ft=p2-p1=6 kg·m/s,F=3 N;当p2=-14 kg·m/s,则Ft=p2-p1=-22 kg·m/s,F=-11 N,负号表示方向,故A、B、C错误,D正确.]7.如图614所示,一铁块压着一纸条放在水平桌面上,当以速度v抽出纸条后,铁块掉在地上的P点.若以2v速度抽出纸条,则铁块落地点为( )图614A .仍在P 点B .在P 点左边C .在P 点右边不远处D .在P 点右边原水平位移的两倍处B [纸条抽出的过程,铁块所受的滑动摩擦力一定,以v 的速度抽出纸条,铁块所受滑动摩擦力的作用时间较长,由I =F f t =mv 0得铁块获得速度较大,平抛运动的水平位移较大,以2v 的速度抽出纸条的过程,铁块所受滑动摩擦力作用时间较短,铁块获得速度较小,平抛运动的位移较小,故B 选项正确.]8.(2020·北京西城区模拟)1966年,在地球的上空完成了用动力学方法测质量的实验.实验时,用“双子星号”宇宙飞船去接触正在轨道上运行的火箭组(后者的发动机已熄火),接触以后,开动“双子星号”飞船的推进器,使飞船和火箭组共同加速.推进器的平均推力F =895 N ,推进器开动时间Δt=7 s .测出飞船和火箭组的速度变化Δv=0.91 m/s.已知“双子星号”飞船的质量m 1=3 400 kg.由以上实验数据可测出火箭组的质量m 2为( )A .3 400 kgB .3 485 kgC .6 265 kgD .6 885 kgB [根据动量定理得FΔt=(m 1+m 2)Δv,代入数据解得m 2≈3 485 kg,B 选项正确.]一位质量为m 的运动员从下蹲状态向上起跳,经Δt 时间,身体伸直并刚好离开地面,速度为v ,在此过程中( )A .地面对他的冲量为mv +mgΔt,地面对他做的功为12mv 2B .地面对他的冲量为mv +mgΔt,地面对他做的功为零C .地面对他的冲量为mv ,地面对他做的功为12mv 2D .地面对他的冲量为mv -mgΔt,地面对他做的功为零B [设地面对运动员的平均作用力为F ,则由动量定理得(F -mg)Δt=mv ,故地面对运动员的冲量FΔt=mv +mgΔt;运动员从下蹲状态到身体刚好伸直离开地面,由于地面对人的作用力沿力的方向没有位移,地面对运动员做功为零,因此,本题正确选项为B.]动量定理的综合应用9.(多选)如图615所示,质量为m 的小球从距离地面高H 的A 点由静止开始释放,落到地面上后又陷入泥潭中,由于受到阻力作用,到达距地面深度为h 的B 点速度减为零.不计空气阻力,重力加速度为g.关于小球下落的整个过程,下列说法中正确的有( )【导学号:84370256】图615A .小球的机械能减少了mg(H +h)B .小球克服阻力做的功为mghC .小球所受阻力的冲量大于m 2gHD .小球动量的改变量等于所受阻力的冲量 AC [由动能定理得mg(H +h)+W f =0,W f =-mg(H +h),所以小球的机械能减少了mg(H +h),A正确,B 错误.小球自由落下至地面过程,机械能守恒,mgH =12mv 2,v =2gH ,落到地面上后又陷入泥潭,由动量定理I G -I f =0-mv ,所以I f =I G +mv =I G +m 2gH ,小球所受阻力的冲量大于m 2gH ,C 正确.由动量定理知小球动量的改变量等于合外力的冲量,D 错误.]10.动量定理可以表示为Δp=FΔt,其中动量p 和力F 都是矢量.在运用动量定理处理二维问题时,可以在相互垂直的x 、y 两个方向上分别研究.例如,质量为m 的小球斜射到木板上,入射的角度是θ,碰撞后弹出的角度也是θ,碰撞前后的速度大小都是v ,如图616所示.碰撞过程中忽略小球所受重力.图616(1)分别求出碰撞前后x 、y 方向小球的动量变化Δp x 、Δp y ;(2)分析说明小球对木板的作用力的方向.[解析](1)x 方向:动量变化为Δp x =mvsin θ-mvsin θ=0y 方向:动量变化为Δp y =mvcos θ-(-mvcos θ)=2mvcos θ方向沿y 轴正方向.(2)根据动量定理可知,木板对小球作用力的方向沿y 轴正方向,根据牛顿第三定律可知,小球对木板作用力的方向沿y 轴负方向.[答案](1)Δp x =0 Δp y =2mvcos θ,方向沿y 轴正方向 (2)小球对木板的作用力的方向沿y 轴负方向如图所示,静止在光滑水平面上的小车M =20 kg.从水枪中喷出的水柱的横截面积S =10 cm 2,速度v =10 m/s ,水的密度ρ=1.0×103 kg/m 3.若用水枪喷出的水从车后沿水平方向冲击小车的前壁,且冲击到小车前壁的水全部沿前壁流进小车中.当有质量m =5 kg 的水进入小车时,试求:(1)小车的速度大小;(2)小车的加速度大小.[解析](1)流进小车的水与小车组成的系统动量守恒,设当进入质量为m 的水后,小车速度为v 1,则mv =(m +M)v 1,即v 1=mv m +M =2 m/s.(2)质量为m 的水流进小车后,在极短的时间Δt 内,冲击小车的水的质量Δm=ρS(v-v 1)Δt,设此时水对车的冲击力为F ,则车对水的作用力为-F ,由动量定理有-FΔt=Δmv 1-Δmv,得F =ρS(v-v 1)2=64 N ,小车的加速度a =F M +m =2.56 m/s 2.[答案](1)2 m/s (2)2.56 m/s 2[考点综合练]11.(多选)(2020·海淀区模拟)完全相同的甲、乙两个物体放在相同的水平面上,分别在水平拉力F 1、F 2作用下,由静止开始做匀加速直线运动,分别经过t 0和4t 0,速度分别达到2v 0和v 0,然后撤去F 1、F 2,甲、乙两物体继续匀减速直线运动直到静止,其速度随时间变化情况如图617所示,则( )【导学号:84370257】图617A .若F 1、F 2作用时间内甲、乙两物体的位移分别为s 1、s 2,则s 1>s 2B .若整个过程中甲、乙两物体的位移分别为s 1、s 2,则s 1>s 2C .若F 1、F 2的冲量分别为I 1、I 2,则I 1>I 2D .若F 1、F 2所做的功分别为W 1、W 2,则W 1>W 2BD [根据vt 图象与坐标轴所围“面积”大小等于位移得:s 1′=2v 0t 02=v 0t 0,s 2′=v 0·4t 02=2v 0t 0,则:s 1′<s 2′,故A 错误;整个过程中甲、乙两物体的位移分别为:s 1′=2v 0·3t 02=3v 0t 0,s 2′=v 0·5t 02=2.5v 0t 0.则有:s 1′>s 2′,故B 正确;根据动量定理得:I 1-f·3t 0=0,I 2-f·5t 0=0,则得I 1<I 2,故C 错误;由图看出,撤去拉力后两图线平行,说明加速度相同,由牛顿第二定律分析则知加速度a =μg,说明两物体与地面的动摩擦因数相等,则两物体所受的摩擦力大小相等,设为f ,对全过程运用动能定理得:W 1-fs 1′=0,W 2-fs 2′=0,得:W 1=fs 1′,W 2=fs 2′,由上可知,s 1′>s 2′,则W 1>W 2,故D 正确.]12.(2020·东城区模拟)如图618所示,一物体从固定斜面顶端由静止开始经过1 s 下滑到底端,已知斜面的倾角θ=37°,斜面长度L =2.5 m ,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g 取10 m/s 2,求:图618(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;(2)下滑过程中损失的机械能与减少的重力势能的比值;(3)下滑过程中合外力冲量的大小与重力冲量大小的比值.[解析](1)根据L=12at2,解得:a=5 m/s2,根据牛顿第二定律得:mgsin θ-μmgcos θ=ma,解得:μ=0.125.(2)损失的机械能等于克服摩擦力做的功,为:ΔE=μmgcos θ·L减少的重力势能为:ΔE p=mgsin θ·L故损失的机械能与减少的重力势能的比值为:ΔEΔE p=μtan θ=0.125tan 37°=1 6.(3)设物体下滑到斜面底端时速度大小为v,则有:v=at=5 m/s根据动量定理得:合外力冲量的大小为:I合=mv-0=5m(N·s)在下滑过程中重力的冲量为:I G=mgt=10m(N·s)所以下滑的过程中合外力冲量的大小与重力冲量大小的比值为:I合∶I G=1∶2.[答案](1)0.125 (2)16(3)1∶213.如图619所示,固定在轻质弹簧两端,质量分别为M1=0.5 kg,M2=1.49 kg的两个物体,置于光滑水平面上,M1靠在光滑竖直墙上.现有一颗质量为M=0.01 kg的子弹,以600 m/s的水平速度射入M2中,最后M1和M2都将向右运动.试求:竖直墙对M1的冲量.【导学号:84370258】图619[解析] 设子弹M和木块M2碰后的共同速度大小为v′,对M2和M由动量守恒:Mv=(M+M2)v′①当M2和M以共同速度v′(方向向左)压缩弹簧后又回到碰撞的初位置时,根据机械能守恒,M2和M 的共同速度大小仍为v′(方向向右),此时对墙壁M1的作用力为零.取M1、弹簧以及M2和M这一系统为研究对象,对M2与M碰后到又回到初位置的整个过程,弹簧弹力对M1和M2的合冲量为0,设墙对M1的冲量大小为I,对系统由动量定理有:I=(M2+M)v′-[-(M2+M)v′]②由①②式得I=2Mv=2×0.01×600 N·s=12 N·s,方向向右即墙对M1冲量大小为12 N·s,方向向右.[答案] 12 N·s,方向向右2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题:本题共10小题,每小题3分,共30分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的1.AC 、CD 为两个倾斜角度不同的固定光滑斜面,其中45ACB ∠<︒,水平距离均为BC ,两个完全相同且可视为质点的物块分别从A 点和D 点由静止开始下滑,不计一切阻力,则( )A .沿AC 下滑的物块到底端用时较少B .沿AC 下滑的物块重力的冲量较大C .沿AC 下滑的物块到底端时重力功率较小D .沿AC 下滑的物块到底端时动能较小2.如图所示为剪式千斤顶的截面图。
2018高考物理一轮复习 19 动量 动量定理 新人教版
19 动量动量定理题只有一个选项符合题目要求,6~的小滑块沿倾角为θ的斜面向上滑动,经过时间回到斜面底端,滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为整个运动过程中,重力对滑块的总冲量为( )我国女子短道速滑队在今年世锦赛上实现女子3棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,使甲获得更大的速度向前冲出.在乙推甲的过程中,.为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强,小明在雨天将一圆柱形水杯置小时内杯中水上升了45 mm.查询得知,当时雨滴竖直下落速度约为设雨滴撞击睡莲后无反弹,不计雨滴重力,雨水的密度为7.一辆空车和一辆满载货物的同型号的汽车,在同一路面上以相同的速度向同一方向行驶.紧急刹车(即车轮不滚动只滑动)后,下列说法中不正确的是( ) A.货车由于惯性大,滑行距离较大B.货车由于受的摩擦力较大,滑行距离较小C.两辆车滑行的距离相同D.两辆车滑行的时间不相同8.“蹦极”运动中,长弹性绳的一端固定,另一端绑在人身上,人从几十米高处跳下.将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动.从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中,下列分析正确的是( )A.绳对人的冲量始终竖直向上B.人的动量先增大后减小C.绳对人的拉力始终做负功D.绳恰好伸直时,绳的弹性势能为零,人的动能最大9.一物体在外力的作用下从静止开始做直线运动,合外力方向不变,大小随时间的变化如图所示.设该物体在t0和2t0时刻相对于出发点的位移分别是x1和x2,速度分别是v1和v2,合外力从开始至t0时刻做的功是W1,从t0至2t0时刻做的功是W2,则( ) A.x2=5x1,v2=3v1 B.x1=9x2,v2=5v1C.x2=5x1,W2=8W1 D.v2=3v1,W2=9W1二、非选择题10.如图所示,长1.8 m的细绳悬挂在天花板上,另一端系一质量m=2 kg的小球,先将球放至距地面3.6 m高的天花板上,后让球自由下落,当绳绷直时绳即断裂,球落地.设整个运动时间为1.0 s,则绳断瞬间球受到的冲量是多大?11.如图所示,一竖直悬挂摆长为l的摆球在原点A经两次打击后到达圆周最高点C,若第一次平均打击力为10 N,摆球恰升到水平位置OB处,则第二次平均打击力至少应该为多大,才能使摆球上升到最高点?(设两次打击时间相等且极短)得F2=5.8 N.12.如图所示,两个小球A和B质量分别是m A=2.0 kg,m B=1.6 kg,球A静止在光滑水平面上的M点,球B在水平面上从远处沿两球的中心连线向着球A运动,假设两球相距L≤18 m时存在着恒定的斥力F,L>18 m时无相互作用力.当两球相距最近时,它们间的距离为d =2 m,此时球B的速度是4 m/s.求:(1)球B的初速度大小.(2)两球之间的斥力大小.(3)两球从开始相互作用到相距最近时所经历的时间.答案1C 2B 3B 4D 5A 6ABC 7ABD 8ABC 9AC10球下落1.8 m 时绳子绷直h 1=12gt 2,所用时间是 t 1=2h 1g=0.6 s. 速度是v 2=2gh ,v =6 m/s.绳断后,小球落地所用时间t 2=t -t 1=0.4 s.设断后小球的速度为v′,下落高度h 2=h -h 1=1.8 m ,h 2=v′t 2+12gt 22,v′=2.5 m/s. 根据动量定理,求绳断瞬间球受到的冲量.设方向竖直向下为正,I =mv′-mv =-7 N·s,负号表示方向竖直向上.11设第一次被打击后,球的速度为vA 1,则12mv 2A 1=mgl. 即vA 1=2gl.设第二次被打击后,球的速度为vA 2,则12mv 2A 2=mg·2l+12mv 2C , 其中 v C =gl ,得 vA 2=5gl ,由动量定理F Δt =m Δv ,得F 1F 2=vA 1vA 2-vA 1, 12(1)当两球相距最近时两球速度相同,即v A =v B =4 m/s由动量守恒定律可得:m B v B0=m A v A +m B v B代入数据解得v B0=9 m/s.(2)两球从开始相互作用到它们之间距离最近时它们之间的相对位移Δx =L -d ,由功能关系可得:F·Δx =12m B v 2B0-12m A v 2A -12m B v 2B 代入数据解得F =2.25 N.(3)设两球从开始相互作用到两球相距最近时的时间为t ,根据动量定理,对A 球有: Ft =m A v A -0。
高三物理第一轮复习 动量定理及其应用 新人教版
第 4课时 动量定理及其应用基础知识归纳1.冲量 力和力的作用时间的乘积 叫做力的冲量.冲量是描述力对物体作用的时间累积效应的物理量.冲量的表达式是 I =Ft ,而t 是一个过程量,因此力的冲量是一个过程量,冲量是矢量,但方向不一定就是力F 的方向,其单位是 N·s .2.用动量概念表示牛顿第二定律由a =v ′-v t ′-t及F =ma 得 F =mv ′-mv t ′-t =p ′-p t ′-t =Δp Δt所以F =Δp Δt意义:物体动量的 变化率 等于它所受的力,这是牛顿第二定律的另一种表达形式.3.动量定理物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的 冲量 ,即p ′-p =I 或mv v m Ft -'=.重点难点突破一、冲量的方向一般并不是力的方向力F 和力的冲量Ft 都是描述力对物体作用的物理量,都是矢量.但力是瞬时作用量,有力的作用,物体的运动状态就会发生变化,即产生加速度,而力的冲量是一个与时间有关的过程作用量,要改变物体的速度必须经过一段时间的作用才能实现.有些同学从公式I =Ft 出发,认为冲量的方向就是力F 的方向,这种认识在有些情况下是错误的.如果在作用时间内作用力为恒力(大小和方向都不变)时,冲量的方向与力的方向是一致的;如果在作用时间内作用力是变力时,特别是作用力的方向也变时,冲量的方向应为动量变化的方向.这一点值得特别注意.二、冲量的计算1.对于大小、方向都不变的恒力,它们的冲量可以用I =Ft 计算.冲量的方向和恒力F 的方向相同,进一步可根据恒力的冲量确定物体动量变化的大小和方向.2.若F 是变力,但在某段时间内方向不变,大小随时间均匀变化,可用平均力F =F 0+F t 2通过I =Ft 求出在时间t 内的冲量.3.若F 的大小、方向都随时间发生变化,或虽然F 的方向不变,但大小不随时间均匀变化,可根据动量定理I =Δp ,通过求Δp 间接求出变力的冲量.三、对动量定理的理解1.动量定理的表达式Ft =mv ′-mv 中Ft 是合外力的冲量,而不是某一个力的冲量,“=”表示合外力的冲量与研究对象动量增量的数值相等,方向一致,数值相等但不能认为合外力的冲量就是物体动量的增量,合外力的冲量是引起研究对象运动状态改变的外部因素,而动量的增量则是研究对象在合外力的冲量作用后所导致的必然结果.2.注意各矢量的方向,在解题时一定要预先规定一个正方向,并且在解题过程中,始终注意“正”方向的一贯性,不能中途“正”、“负”对换.3.比较p 、Δp 、Δp Δt之间的区别:p 是物体的动量,是矢量,状态量;Δp 是物体动量的变化量,也是矢量,是过程量;Δp Δt是动量的变化率. 由动量定理F Δt =Δp 得F =Δp /Δt ,可见,动量的变化率等于物体所受的合外力,与物体的质量与速度无关.当动量变化较快时,物体所受合外力较大,反之则小;当动量均匀变化时,物体所受合外力为恒力,可由图所示的图线来描述,图线斜率即为物体所受合外力F ,斜率大,则F 也大.4.动量定理的物理实质与牛顿第二定律是相同的.5.动量定理的适用范围.尽管动量定理是根据牛顿第二定律和运动学的有关公式在恒定合外力的情况下推导出来的.可以证明:动量定理不但适用于恒力,也适用于随时间变化的变力.对于变力情况,动量定理中的F 应理解为变力在作用时间内的平均值.因此其应用范围比牛顿运动定律要广泛得多,在多数情况下,我们会优先考虑动量定理的使用.典例精析1.冲量的计算【例1】如图所示,质量为2 kg 的物体沿倾角为30°,高为5 m 的光滑斜面由静止从顶端下滑到低端的过程中,求:(1)重力的冲量;(2)支持力的冲量;(3)合力的冲量.【解析】由于物体下滑过程中各个力均为恒力,所以只要求出物体下滑的时间,便可以用公式I =F ·t 逐个求出.由牛顿第二定律:a =m mg θ sin •=g sin θ=5 m/s 2 由x =12at 2,得t =2x a =2h g sin 2θ=2 s 重力的冲量为I G =mg ·t =(2×10×2) N·s=40 N ·s ,方向竖直向下.支持力的冲量为I N =F N ·t =mg cos θ·t =20 3 N ·s方向垂直于斜面向上.合力的冲量为I 合=F 合·t =mg sin θ·t =20 N ·sI 合方向沿斜面向下.【思维提升】冲量的计算方法:(1)恒力的冲量,应用公式I =Ft 计算.(2)变力的冲量可用平均值法、动量定理法、图象法进行计算.【拓展1】物体受到一随时间变化的外力作用,外力随时间变化的规律为F =(10+5t )N ,则该力在2 s 内的冲量为 30 N ·s .【解析】由题意知,外力F 随时间t 均匀变化,因此可以认为2 s 内物体所受外力的平均值为F =10+202N =15 N.再根据冲量的定义式,可求得外力在2 s 内的冲量为 I =F t =15×2 N·s =30 N ·s【拓展2】一小球在与地面距离为H 高处由静止开始自由落下,已知小球在下落过程中所受阻力与其速度成正比,即有F =kv ,其中k 为已知常量,试求小球在下落过程中所受阻力的冲量.【解析】本题阻力显然在不断变化,无法直接求解.考查物体的受力、运动情况,物体在重力和阻力作用下做加速度减小的加速运动,其速度随时间变化的v-t图象应为如图所示,由于小球在下落过程中所受阻力与其速度成正比,所以其阻力随时间变化的F-t 图象,也应该与v-t 图象相似,对于vt图象而言,图线与时间轴所围的“面积”表示小球的位移,即小球下落的高度;而对于F-t 图象来说,图线与时间轴所围的“面积”表示阻力的冲量,由于F =kv ,因此小球在下落过程中所受阻力的冲量I =kH2.重力的冲量能否忽略问题【例2】如图所示,用0.5 kg 的铁锤把钉子钉进木头里去,打击时铁锤的速度v =4.0 m/s ,如果打击后铁锤的速度变为0,打击的作用时间是0.01 s ,那么:(1)不计铁锤受的重力,铁锤钉钉子的平均作用力是多大?(2)考虑铁锤受的重力,铁锤钉钉子的平均作用力又是多大?(g 取10 m/s 2)(3)比较(1)和(2),讨论是否要计铁锤的重力.【解析】(1)以铁锤为研究对象,不计重力时,只受钉子的作用力,方向竖直向上,设为F 1,取竖直向上为正,由动量定理可得F 1t =0-mv所以F 1=-0.5×(-4.0)0.01N =200 N ,方向竖直向上. 由牛顿第三定律知铁锤钉钉子的作用力为200 N ,方向竖直向下.(2)若考虑重力,对铁锤应用动量定理,取竖直向上为正.(F 2+mg )t =0-mv (矢量式)F 2=-5×(-4.0)0.01 N -0.5×(-10) N =205 N ,方向竖直向上. 此时铁锤钉钉子的作用力为205 N ,方向竖直向下.(3)比较F 1与F 2其相对误差为|F 2-F 1|F 1×100%=2.5%,可见本题中重力的影响可忽略. 【思维提升】竖直方向应用动量定理时,不要漏掉重力,只有当计算结果表明重力可忽略不计时,才能忽略重力.【拓展3】质量为1.0 kg 的小球从离地面5.0 m 高度处自由落下,与地面碰撞后,回弹的最大高度为3.2 m ,设球与地面碰撞时间为0.2 s ,不计空气阻力,则小球受到地面的平均冲力大小为( C )A.90.0 NB.80.0 NC.100.0 ND.30.0 N【解析】下落阶段v 1=2gh 1上升阶段v 2=2gh 2碰撞过程取竖直向上为正方向,由动量定理得(F -mg )t =mv 2-m (-v 1)(标量式)所以F =mg +m (v 1+v 2)t代入数据得F =100.0 N ,方向竖直向上.3.多过程问题中动量定理的应用【例3】人做“蹦极”运动,用原长为15 m 的橡皮绳拴住身体往下跃.若此人的质量为50 kg ,从50 m 高处由静止下落到运动停止瞬间所用时间为4 s ,求橡皮绳对人的平均作用力.(g 取10 m/s 2,保留两位有效数字)【解析】解法一:人首先做自由落体运动,绳张紧后由于绳的张力随绳的伸长量而发生变化,题目求绳对人的平均作用力,可用动量定理求解.由h =12gt 21 得自由下落时间为t 1=2h g =2×1510s =1.73 s 绳的拉力作用时间为t 2=t -t 1=4 s -1.73 s =2.27 s全程应用动量定理有Ft 2-mgt =0得平均作用力为F =mgt t 2=50×10×42.27 N =8.8×102 N 解法二:绳张紧瞬间人的速度v 1=2gh =10 3 m/s以向上的方向为正,则由绳张紧瞬间到运动停止瞬间过程,由动量定理得(F -mg )t 2= 0-(-mv 1)所以F =mv 1t 2+mg =50×1032.27N +50×10 N=8.8×102 N 【思维提升】(1)动量定理也可以表述为:外力的总冲量等于物体动量的变化量,即F 1t 1+F 2t 2+…+F n t n =mv ′-mv .(2)对多过程问题应用此式,往往比用其他方法更简单.【拓展4】某人身系弹性绳自高空P 点自由下落.图中a 点是弹性绳的原长位置,c 是人所到达的最低点,b 是人静止悬吊时的平衡位置.不计空气阻力,则下列说法正确的是( BC )A.从P 至c 的过程中重力的冲量大于弹性绳弹力的冲量B.从P 至c 的过程中重力所做的功等于人克服弹力所做的功C.从P 至b 的过程中人的速度不断增大D.从a 至c 的过程中的加速度方向保持不变易错门诊4.冲量问题中平均作用力的计算【例4】如图所示,质量为m =2 kg 的物体,在水平力F =8 N 的作用下由静止开始沿水平面向右运动,已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,若F 作用t 1=6 s 后撤去,撤去F 后又经t 2=2 s 物体与竖直墙相碰,若物体与墙壁作用时间t 3=0.1 s ,碰墙后反向弹回的速度v ′=6m/s ,求墙壁对物体的平均作用力.(g 取10 m/s 2)【错解】研究物体从开始运动到撞墙后反弹的全过程,选F 的方向为正方向,根据动量定理有: Ft 1-μmg (t 1+t 2)-F t 3=mv ′所以F =Ft 1-μmg (t 1+t 2)-mv ′t 3=8×6-0.2×2×10×(6+2)-2×60.1N =40 N 【错因】没有考虑动量的方向性.【正解】全过程应用动量定理:Ft 1-μmg (t 1+t 2)-F t 3=-mv ′-0代入数据解得F =280 N【思维提升】在用动量定理解题时往往容易忽略动量的矢量性.进行矢量运算时,一定要考虑方向性.。
高考物理一轮复习课件动量动量动量定理
碰撞过程中动量守恒
爆炸过程中动量守恒
在碰撞过程中,由于内力作用时间极短, 可以认为系统的总动量守恒。
在爆炸过程中,由于内力作用时间极短且 远大于外力作用时间,因此可以认为系统 的总动量守恒。
02
碰撞过程中动量变化分析
完全弹性碰撞特点
01
02
03
动量守恒
在完全弹性碰撞中,系统 动量守恒,即碰撞前后系 统总动量保持不变。
火箭推力计算
根据动量定理,可以计算火箭的推力。推力大小与单位时间内喷出的气体质量及 气体喷出的速度有关。通过调整火箭发动机的参数,可以控制火箭的推力大小。
火箭发射过程分析
发射准备
点火发射
飞行过程
分离与入轨
在发射前,火箭需要进行各项 准备工作,包括加注燃料、检 查设备、调试系统等。同时, 发射场也需要进行各项准备工 作,如检查发射塔、调试发射 控制系统等。
能量守恒
完全弹性碰撞中,机械能 守恒,即碰撞前后系统总 动能保持不变。
恢复系数
恢复系数为1,表示碰撞 后两物体分离速度与碰撞 前接近速度大小相等、方 向相反。
非完全弹性碰撞类型
非弹性碰撞
在碰撞过程中有机械能损失的碰撞, 称为非弹性碰撞。此类碰撞中,动量 仍然守恒,但部分机械能会转化为内 能或其他形式的能量。
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动量守恒定律
火箭飞行过程中,系统总动量守恒。火箭和燃料组成的系统,在燃料燃烧过程 中,系统总动量保持不变。因此,火箭能够获得向上的速度,实现飞行。
动量定理在火箭技术中应用
动量定理
动量定理是描述物体动量变化与所受合外力之间关系的定理。对于火箭而言,动 量定理可以描述火箭在飞行过程中所受合外力与速度变化之间的关系。
高考物理一轮复习课件动量动量定理
动量定理物理意义解读
01
动量定理揭示了力对时间的累积 效应,即力在时间上的积累可以 改变物体的动量。
02
动量定理反映了力对物体运动状 态的影响,即力可以改变物体的 速度大小和方向。
动量定理适用条件分析
动量定理适用于恒力和变力的情 况,但需注意冲量的计算方式有
所不同。
在运用动量定理解题时,需选取 合适的研究对象和研究过程,并 正确分析受力情况和运动状态。
4. 当两个小球发生碰撞时,记 录它们碰撞前后的速度和通过 光电计时器的时间。
5. 重复实验多次,以获得更准 确的数据。
数据处理及误差分析
数据处理
根据实验数据,计算碰撞前后两个小球的动量和系统总动量,并比较它们的差异 。如果差异很小,则可以认为动量守恒定律得到了验证。
误差分析
实验中可能存在多种误差来源,如测量误差、空气阻力等。为了减小误差,可以 采用更精确的测量仪器、改进实验方法等。同时,也可以通过多次重复实验来提 高数据的准确性和可靠性。
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• 实验器材:气垫导轨、光电计时器、天平、两个质量相等 的小球、弹性碰撞器等。
实验器材和步骤说明
步骤说明
1. 将气垫导轨水平放置,并调节光电计时器的位置,使其能够准确测量小球通过的 时间。
2. 用天平测量两个小球的质量,并记录下来。
实验器材和步骤说明
3. 将两个小球分别放在气垫导 轨的两端,并给它们一定的初 速度,使它们相向运动。
物体质量与速度的乘积,即 p = mv,其中 p 为动量,m 为质量, v 为速度。
动量是矢量
动量的方向与速度的方向相同,因此动量也是矢量,具有大小和方 向。
动量的单位
动量的单位是 kg·m/s。
2018届一轮复习人教版第7讲动量定理、动量守恒定律及综合应用课件(65张)
在 h 高度处,Δt 时间内喷射到玩具底面的水沿竖直 方向的动量变化量的大小为 Δp=(Δm)v⑤ 设水对玩具的作用力的大小为 F,根据动量定理有 FΔt=Δp⑥ 由于玩具在空中悬停,由力的平衡条件得
F=Mg⑦
2 v2 M g 0 联立③④⑤⑥⑦式得 h= - 2 2 2. 2g 2ρ v0S
答案:(1)ρv0S
【典例】
(2015· 全国卷Ⅱ)两滑块 a、b 沿水平面上
同一条直线运动,并发生碰撞;碰撞后两者粘在一起运 动;经过一段时间后,从光滑路段进入粗糙路段.两者 的位置 x 随时间 t 变化的图象如图所示.求:
(1)滑块 a、b 的质量之比; (2)整个运动过程中,两滑块克服摩擦力做的功与因 碰撞而损失的机械能之比. [审题指导] 本题的重要条件有: (1)滑块 a、b 沿水平面上同一条直线运动. (2)由 xt 图象知滑块 a、b 碰撞前后的速度. (3)求解滑块 a、b 的质量之比.
(4)求解两滑块克服摩擦力做的功和因碰撞而损失的 机械能. [思路分析] 本题的思考程序为:
(1)由 x-t 图象知滑块 a、b 碰撞前后的速度,据动量 守恒定律求解滑块 a、b 的质量之比.
(2)据滑块 a、b 碰撞前后的速度和系统动能变化量求 解因碰撞而损失的机械能.
(3)据碰撞后的 x-t 图象求解两滑块克服摩擦力做的 功. 解析:(1)设 a、b 的质量分别为 m1、m2,a、b 碰撞 前的速度为 v1、v2.由题给图象得 v1=-2 m/s① v2=1 m/s②
v2 M2 g 0 (2) - 2 2g 2ρ 2v2 S 0
3. (2016· 全国卷Ⅲ)如图,水平地面 上有两个静止的小物块 a 和 b,其连线与墙垂直;a 和 b 3 相距 l,b 与墙之间也相距 l;a 的质量为 m,b 的质量为 4 m.两物块与地面间的动摩擦因数均相同.现使 a 以初速 度 v0 向右滑动.此后 a 与 b 发生弹性碰撞,但 b 没有与 墙发生碰撞.重力加速度大小为 g.求物块与地面间的动 摩擦因数满足的条件.(导学号 57180034)
最新人教版高中物理一轮总复习课件:18动量和动量定理
【审题指ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ】
(1)物体与墙碰撞前做何种运动?
(2)物体与墙碰撞前后速度方向是否一致?
【解析】 解法一:分段法
以物体为研究对象,在 t1 时间内其受力情况如图甲所示,选 F 的方向为正方向. 设撤去 F 时速度为 v1 则根据动量定理(F-μmg)t1=mv1-0①
撤去 F 后受力情况如图乙所示
物体开始碰墙时的速度为 v2, 根据动量定理,-μmgt2=mv2-mv1② 对碰墙过程, 设墙对物体的平均作用力大小为 F , F t3=-mv′-mv2③
(2)动量定理的表达式 Ft=p′-p 说明了两边的因果关系, 即合外力的冲量是动量变化的原因. (3)动量定理说明的是合外力的冲量 I 合和动量变化量 Δp 的关 系,合外力的冲量由动量的变化量反映出来,I 合与 Δp 不仅大小 相等,方向也相同. (4)动量定理具有普适性,动量定理不仅适用于恒力作用,也 适用于变力作用.
解析:动量等于运动物体质量和速度的乘积,动量大小与物 体质量、速度两个因素有关,A、B 错;由动量大小和动能的表 达式得出 p= 2mEk,两物体动能相同,质量关系不明确,并且 动量是矢量,动能是标量,故 D 错,C 正确.
答案:C
2.
如图所示,竖直面内有一个固定圆环,MN 是它在竖直方向 上的直径.两根光滑滑轨 MP、QN 的端点都在圆周上,MP>QN. 将两个完全相同的小滑块 a、b 分别从 M、Q 点无初速度释放, 在它们各自沿 MP、QN 运动到圆周上的过程中,下列说法中正 确的是( )
解析:重力是恒力,重力的冲量等于重力与重力作用时间的 乘积,即整个运动过程中重力的冲量为 mg(t1+t2).选项 C 正确.
答案:C
考点 02 动量定理的理解及应用 [师生共研] 1.对动量定理的理解 (1)动量定理的表达式 Ft=p′-p 是矢量式,右边是物体受 到的所有外力的总冲量,而不是某一个力的冲量.其中 F 是所有 外力的合力, 它可以是恒力, 也可以是变力, 如果合外力是变力, 则 F 是合外力在时间 t 内的平均值.
2018届一轮复习人教版第24讲动量动量定理动量守恒定律课件(27张)
【特别提醒】
用动量定理解题的基本思路
(1)确定研究对象。在中学阶段用动量定理讨论
的问题,其研究对象一般仅限于单个物体。
(2)对物体进行受力分析。可以先求每个力的冲
量,再求各力冲量的矢量和 ——合力的冲量;或先
求合力,再求其冲量。
(3) 抓住过程的初末状态,选好正方向,
确定各动量和冲量的正负号。
(4)根据动量定理列方程,如有必要还需要
(2)动量定理中的冲量是合外力的冲量, 而不是某一个力 的冲量, 它可以是合力的冲量, 也可以是各力冲量的矢量和, 还可以是外力在不同阶段的冲量的矢量和。 (3)应用动量定理可以只研究一个物体, 也可以研究几个 物体组成的系统。 (4)初态的动量 p 是系统各部分动量之和,末态的动量 p′也是系统各部分动量之和。 (5)对系统各部分的动量进行描述时, 应该选取同一个参 考系,不然求和无实际意义。
动能 状态量
动量变化量 过程量
p2 1 2Ek Ek= ,Ek= pv,p= 2mEk,p= v 2m 2
(1)都是相对量,与参考系的选取有关,通常选
联系
取地面为参考系
(2)若物体的动能发生变化,则动量一定也发生
变化;但动量发生变化时动能不一定发生变化
2.动量定理
(1)动量定理表示了合外力的冲量与动量变化间 的因果关系:冲量是物体动量变化的原因,动量发 生改变是物体合外力的冲量不为零的结果。 (2)动量定理的表达式是矢量式,应用动量定理
其他补充方程,最后代入数据求解。
【典型例题】
在水平力 F = 30 N 的作用力下,
质量 m = 5 kg 的物体由静止开始沿水平面运动。
已知物体与水平面间的动摩擦因数 μ =0.2,若F
高考物理一轮总复习教学课件(人教): 动量和动量定理
即学即练
如图所示,在水平光滑的轨道上有一辆质量为300 kg, 长度为2.5 m的装料车,悬吊着的漏斗以恒定的速率 100 kg/s向下漏原料,装料车以0.5 m/s的速度匀速 行驶到漏斗下方装载原料。 (1)为了维持车速不变,在装料过程中需用多大的水平拉力作用于车上才行。 (2)车装完料驶离漏斗下方仍以原来的速度前进,要使它在2 s内停下来, 需要对小车施加一个多大的水平制动力。
题组训练
1 2 345
3.[应用动量定理求变力的冲量]如图甲所示,一轻弹簧上端固定,下端悬 挂着质量为m的物体A,其静止点为O,然后再用细线在A下面挂上另一个 质量也为m的物体B(如图乙所示),平衡后将细线剪断, 当物体A弹回到O点时的速度为v,而此时物体B下落的 速度为u,不计空气阻力,则在这段时间里弹簧的弹力 对物体A的冲量大小为( ) A.mv B.Mu C.m(v-u) D.m(v+u)
矢量 过程量 。
关联方程
考点一 动量 动量定理的理解
Ft N·s
乘积
相同 时间
合外力的冲量
动量的变化量
思维诊断
(1)质量越大的物体,其动量一定越大。
(× )
(2)动能相同的两个物体,质量大的动量小。
(× )
(3)动量相同的两个物体,质量大的动能小。
(√ )
(4)一个力作用在物体上,如果物体保持静止,则该力的冲量为零。( × )
题组训练
1 2 345
2.[动量定理的应用]质量是60 kg的建筑工人,不慎从高空跌下,由于弹性
安全带的保护,他被悬挂起来。已知安全带的缓冲时间是1.2 s,安全带
2022届高考物理一轮复习课时作业18动量动量定理课件新人教版
A.喷出的每个氧离子的动量 p=2eU
B.飞船所受到的推力为 F=4I
m0U e
4I MU
C.飞船的加速度为 a= m0
e
D.推力做功的功率为 2MeU
1 【解析】选 B。对于每个氧离子,根据动能定理得 qU=2
mv2,动量为 p=
2qmU ,
其中 q=2e,m=16m0,故 p=8 em0U ,故 A 错误;设在Δt 时间内喷出 N 个
5.(创新题)(多选)第二届进博会展出了一种乒乓球陪练机器人,如图所示。
若乒乓球被机器人以原速率斜向上击回,在空中运动一段时间后落到台面上,
忽略空气阻力和乒乓球的旋转,下列说法正确的是
()
A.击球过程合外力对乒乓球做功为零 B.击球过程合外力对乒乓球的冲量为零 C.乒乓球运动至最高点时,动量为零 D.乒乓球下落过程中,在相等时间内动量变化相同
为 m=ρSvt,则由动量定理得-Ft=0-mv,联立解得 F= mv Svt v =ρSv2,选项
t
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
t
A 正确。
4.原来静止的物体受合外力作用时间为 2t0,合外力 F 随时间 t 的变化情况如
图所示,则
()
A.0~t0 时间内物体的动量变化与 t0~2t0 时间内动量变化相同 B.t=2t0 时物体的速度为零,在 0~2t0 时间内 F 对物体的冲量为零 C.0~t0 时间内物体的平均速率与 t0~2t0 时间内平均速率不等 D.0~2t0 时间内物体的位移为零,F 对物体做功为零
3.(2021·长春模拟)我国航天事业持续飞速发展,“嫦娥四号”着陆器和“玉 兔二号”月球车完成第 23 月昼工作,分别于 2020 年 10 月 23 日 21 时 40 分 和 12 时,按地面指令完成月夜模式设置,进入月夜休眠。“嫦娥四号”飞船 在太阳系最大的撞击坑内靠近月球南极的地点着陆月球背面。假设有一种宇 宙飞船利用离子喷气发动机加速起飞。发动机加速电压为 U,喷出二价氧离子, 离子束电流为 I,那么下列结论正确的是(基本电荷为 e,原子质量单位为 m0, 飞船质量为 M)
2024届高考物理一轮复习学案:动量+动量定理
励志格言:拼着一切代价,奔你的前程吧。
一、比较动量与动能动量 动能 定义式p =mv E k =12mv 2 单位Kg.m/s J 标矢性矢量 标量 换算关系p 用E k 表示,p = ;E k 用p 表示,E k =二、比较冲量与功冲量 功 定义式I =F t W =FScos θ 单位N·S J 标矢性矢量 标量 对物体的作用效果三、动量定理 1. 推导:运用牛顿第二定律、运动学公式推导动量定理,体会动量定理与牛顿第二定律、运动学公式的内在联系。
2.内容:物体在一个过程所受合外力的冲量,等于这个过程始末的动量变化量。
F ·t =mv ´-mv动量定理表达式变型:F =Δp/Δt ,其物理意义表示物体所受合外力等于 。
3.适用范围:(1)动量定理是在物体受恒力作用做匀变速直线运动情况下推导出来的。
当物体所受的外力是变力,动量定理适用吗? ;物体的运动轨迹是曲线,动量定理适用吗? 。
贺阳唐山23-24学年一轮复习 物理学案 动量守恒定律1 总第( )期 学生姓名 班级 学号 课题:动量 动量定理 使用日期: 组编人: 校对人:励志格言:拼着一切代价,奔你的前程吧。
(2)动量定理不仅适用于宏观物体的低速运动,也适用于微观物体的高速运动,如原子核、质子、电子等。
动量定理适用于光子吗? 。
【例1】交通管理法规定:骑摩托车必须戴好头盔,目的是保护交通安全事故中的车手,理由是( )A .减小头部的冲量,起到安全作用B .延长头部与硬物接触时间,减小冲力,起到保护作用C .减小头部的速度变化使人安全D .减小头部的动量变化量,起到安全作用【练习】一个笔帽竖立在桌面上平放的纸条上,要求把纸条从笔帽下抽出,如果缓慢拉动纸条,笔帽必倒;若快速拉纸条,笔帽可能不倒。
快速拉动纸条与慢拉动纸条相比,纸条对笔帽的水平作用力较 ,作用时间较 ,笔帽受到的冲量较 。
【导思】同学们动手试一试。
*【拓展训练1】 如图所示,相同细线1、2与钢球连接,细线1的上端固定,用力向下拉线2.则( )A. 缓慢增加拉力时,线1中张力的增量比线2的大B. 缓慢增加拉力时,线1与线2中张力的增量相等C. 猛拉时线2断,线断前瞬间球的加速度大于重力加速度D. 猛拉时线2断,线断前瞬间球的加速度小于重力加速度 【例2】高空作业须系安全带.如果质量为的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为(可视为自由落体运动)。
人教版高考总复习一轮物理精品课件 第6单元 动量 第18讲 动量守恒定律及其应用
和蹦床组成的系统动量不守恒,B错误;图丙中跳伞运动在匀速下降的过程
中受空气阻力作用的运动员和降落伞组成的系统机械能不守恒,C错误;图
丁所示打台球的运动过程中,两个台球组成的系统在碰撞的一瞬间内力远
大于外力,系统动量近似守恒,D正确。
变式练
(2023浙江金华十校高三一模)某特警支队的反恐演练出现了一款多旋翼
第18讲
动量守恒定律及其应用
目录索引
落实基础主干
一、动量守恒定律
1.内容:如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为0,这个系统的总
动量保持不变。
2.表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
3.适用条件
(1)系统不受外力或所受外力的合力为零。
(2)系统所受外力虽不为零,但内力远大于外力。
(1)只要系统合力做功为零,系统动量就守恒。( × )
(2)系统动量不变是指系统的动量大小和方向都不变。( √ )
(3)系统的动量守恒时,机械能也一定守恒。( × )
(4)动量守恒定律表达式m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'一定是矢量式,应用时一定
要规定正方向,且其中的速度必须相对同一个参考系。( √ )
查打一体无人机,总质量为m',该无人机装备有攻击性武器,旋翼启动后恰
能悬停在离水平地面高为H的空中,升力大小不变,向前方以水平速度v发
射一枚质量为m的微型导弹,始终保持水平,不计空气阻力( D )
A.发射微型导弹后,无人机将做匀变速直线运动
B.发射出微型导弹瞬间,无人机后退速度大小为
'
('+)
5m、静止的B球发生正碰,碰撞可能是弹性的,也可能是非弹性的。则碰后
高考物理一轮复习课时规范练19 动量和动量定理(含答案)
课时规范练19动量和动量定理基础对点练1.(冲量、势能、动量定理等概念)跳水三米板的比赛中,跳水运动员最后踏板的过程可以简化为下述模型:运动员从高处落到处于自然状态的跳板上(A位置),随跳板一同向下运动到最低点(B位置),对于运动员从开始与跳板接触到运动至最低点的这个过程中,不计空气阻力,下列说法正确的是()A.运动员始终处于失重状态B.运动员的重力势能与跳板的弹性势能之和先增大后减小C.跳板对运动员支持力的冲量和运动员重力冲量大小相等、方向相反D.跳板对运动员支持力做的功等于运动员机械能的变化量2.(动量)套圈游戏的规则是站在同一起点的参与者抛出一个圆圈,套住奖品即可获得。
若大人和小孩在不同的高度(大人抛出的高度更高,且抛出点在同一竖直线上)水平抛出的圆圈套中了同一个奖品,不计空气阻力,所有圆圈的质量都相同,下列说法正确的是()A.大人抛出的圆圈初速度更大B.小孩抛出的圆圈在空中运动的时间更短C.小孩抛出的圆圈初动量更小D.大人抛出的圆圈在空中运动的过程中,圆圈受到的重力做的功更少3.(动量定理的应用)(2023辽宁高三月考)蹦床是儿童经常玩的一款游乐项目。
将儿童在蹦床上弹起、下落的过程简化为竖直方向上的运动。
一质量为m的儿童从h高度处落下,从接触蹦床到速度大小减为零的时间为Δt,在此过程中()A.蹦床对他的冲量大小为mgΔt+m√2gℎ,蹦床对他做功不为0B.蹦床对他的冲量大小为m√2gℎ,蹦床对他做功不为0C.蹦床对他的冲量大小为mgΔt+m√2gℎ,蹦床对他做功为0D.蹦床对他的冲量大小为mgΔt-m√2gℎ,蹦床对他做功为04.(动量定理应用)(2021湖北卷)某轻机枪子弹弹头质量约8 g,出膛速度大小约750 m/s。
某战士在使用该机枪连续射击1 min的过程中,机枪所受子弹的平均反冲力大小约12 N,则机枪在这1 min内射出子弹的数量约为()A.40B.80C.120D.160素养综合练5.为了迎接篮球比赛,小林同学站在与电脑连接的力传感器上做原地纵向摸高训练,图甲是他做下蹲、起跳和回落动作的示意图,图中的P点表示人的重心,图乙是电脑上显示的力传感器所受压力随时间变化的图像,重力加速度g取10 m/s2,空气阻力不计,则根据图像分析可知()甲乙A.人在0.3~0.7 s时间内先加速下蹲后减速下蹲B.c到d的过程中,人始终处于失重状态C.人起跳时获得的动量大小等于240 kg·m/sD.1.6 s时,人下落的速度达到最大6.(2022北京西城区期末)一个质量为2 kg的物体在合力F的作用下从静止开始沿直线运动。
高考物理一轮复习动量动量动量定理学案新人教
第一节动量动量定理1.考纲展示:动量、动量定理Ⅱ动量守恒定律及其应用Ⅱ弹性碰撞和非弹性碰撞Ⅰ实验:验证动量守恒定律.2.考纲变化:本章内容是模块3-5中的部分内容,考纲要求从2020年起由原来的“选考内容”调至“必考内容”.3.考情总结:本章内容是考纲要求由原来的“选考内容”调至“必考内容”.调整后的第一次命题,考查点为动量守恒定律、动量定理的应用,题型为选择题.4.命题预测:调至“必考内容”后,命题热点仍然集中在动量与能量、动量与牛顿运动定律的综合应用方面,也可能与电场、磁场、电磁感应综合命题,难度可能是中等难度以上或较难.5.2020年考题分布试卷试题Ⅰ卷T14·6分Ⅱ卷T15·6分Ⅲ卷T20·6分考查要点反冲运动的应用(火箭模型) 衰变过程中的动量守恒问题动量定理的应用(对应学生用书第104页)[教材知识速填]知识点1 动量1.定义:运动物体的质量和速度的乘积叫做物体的动量,通常用p来表示.2.表达式:p=mv.3.单位:kg·m/s.4.标矢性:动量是矢量,其方向和速度方向相同.5.动量、动能、动量变化量的比较动量动能动量变化量定义式p=mv Ek =12mv2Δp=p′-p矢标性矢量标量矢量特点状态量状态量过程量关联方程Ek =p22m,E k=12pv,p=2mE k,p=2E kv易错判断(1)物体的动能变化时动量一定变化.(√)(2)两物体的动量相等,动能也一定相等.(×)(3)动量变化的大小,不可能等于初、末状态动量大小之和.(×)知识点2 动量定理1.冲量(1)定义:力和力的作用时间的乘积叫做这个力的冲量.公式:I=Ft.(2)单位:冲量的单位是牛·秒,符号是N·s.(3)方向:冲量是矢量,恒力冲量的方向与力的方向相同.2.动量定理(1)内容:物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化.(2)表达式:Ft=Δp=p′-p.(3)矢量性:动量变化量的方向与合外力的方向相同,可以在某一方向上应用动量定理.易错判断(1)动量定理描述的是某一状态的物理规律.(×)(2)物体所受合外力的冲量方向与物体末动量的方向相同.(×)(3)物体所受合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同.(√)[教材习题回访]考查点:动量变化量的理解1.(沪科选修3-5P10T3)质量为5 kg的小球以5 m/s的速度竖直落到地板上,随后以3 m/s的速度反向弹回.若取竖直向下的方向为正方向,则小球动量的变化为( )A.10 kg·m/s B.-10 kg·m/sC.40 kg·m/s D.-40 kg·m/s[答案] D考查点:动量和动能的比较2.(粤教选修3-5P9T5)下列关于物体的动量和动能的说法,正确的是( )A.物体的动量发生变化,其动能一定发生变化B.物体的动能发生变化,其动量一定发生变化C.若两个物体的动量相同,它们的动能也一定相同D.动能大的物体,其动量也一定大[答案] B考查点:动量定理的应用3.(粤教版选修3-5P9T4)在没有空气阻力的条件下,在距地面高为h,同时以相等初速度v0分别平抛、竖直上抛、竖直下抛一质量相等的物体m,当它们从抛出到落地时,比较它们的动量的增量Δp.有( ) A.平抛过程较大B.竖直上抛过程最大C.竖直下抛过程较大D.三者一样大[答案] B考查点:动量定理的应用4.(人教版选修3-5P11T2改编)在光滑水平面上,原来静止的物体在水平力F的作用下,经过时间t、通过位移l后,动量变为p、动能变为E k.以下说法正确的是( )A.在F作用下,这个物体若经过位移2l,其动量将等于2pB.在F作用下,这个物体若经过时间2t,其动量将等于2pC.在F作用下,这个物体若经过时间2t,其动能将等于2E kD.在F作用下,这个物体若经过位移2l,其动能将等于4E k[答案] B(对应学生用书第105页)冲量的理解和计算1.冲量是矢量,它的方向是由力的方向决定的,如果力的方向在作用时间内不变,冲量的方向就跟力的方向相同.如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动时绳的拉力在时间t内的冲量,这时就不能说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.2.冲量是过程量,说到冲量必须明确是哪个力在哪段时间内的冲量.3.冲量和功(1)冲量反映力对时间积累的效应,功反映力对空间积累的效应.(2)冲量是矢量,功是标量.(3)冲量的正、负号表示冲量的方向,功的正、负号表示动力或阻力做功.[题组通关]1.甲、乙两个质量相等的物体,以相同的初速度在粗糙程度不同的水平面上运动,甲物体先停下来,乙物体后停下来,则( )A.甲物体受到的冲量大B.乙物体受到的冲量大C.两物体受到的冲量相等D.两物体受到的冲量无法比较C [由题设可知两物体动量的变化量相等,据动量定理,两物体受到的冲量是相等的.两物体不同时停下,是因为受到的合力(即摩擦力)的大小不相等,即两接触面的动摩擦因数不相等.可知正确答案为C.]2.在一光滑的水平面上,有一轻质弹簧,弹簧一端固定在竖直墙面上,另一端紧靠着一物体A,已知物体A的质量m A=4 kg,如图611所示.现用一水平力F作用在物体A上,并向左压缩弹簧,F做功50 J后(弹簧仍处在弹性限度内),突然撤去外力F,物体从静止开始运动.则当撤去F后,弹簧弹力对A物体的冲量为( )【导学号:84370253】图611A .20 N·sB .50 N·sC .25 N·sD .40 N·sA [弹簧的弹力显然是变力,因此该力的冲量不能直接求解,可以考虑运用动量定理:I =Δp,即外力的冲量等于物体动量的变化.由于弹簧储存了50 J 的弹性势能,我们可以利用机械能守恒求出物体离开弹簧时的速度,然后运用动量定理求冲量.所以有:E p =12mv 2,I =mv.由以上两式可解得弹簧的弹力对A 物体的冲量为I =20 N·s.故选A.] [反思总结] 变力冲量的计算方法(1)平均值法:力随时间均匀变化时,该力的平均值为F =12(F t +F 0),I =12(F t +F 0)t.(2)图象法:如图所示,该图线与时间轴围成的“面积”(图中阴影部分)表示了力在时间t 内的冲量.(3)根据动量定理求变力冲量. 动量定理的理解与简单应用1.动量定理的理解(1)方程左边是物体受到的所有力的总冲量,而不是某一个力的冲量.其中的F 可以是恒力,也可以是变力,如果合外力是变力,则F 是合外力在t 时间内的平均值.(2)动量定理说明的是合外力的冲量I 合和动量的变化量Δp 的关系,不仅I 合与Δp 大小相等而且Δp 的方向与I 合方向相同.(3)动量定理的研究对象是单个物体或物体系统.系统的动量变化等于在作用过程中组成系统的各个物体所受外力冲量的矢量和.而物体之间的作用力(内力),由大小相等、方向相反和等时性可知不会改变系统的总动量.(4)动力学问题中的应用.在不涉及加速度和位移的情况下,研究运动和力的关系时,用动量定理求解一般较为方便.不需要考虑运动过程的细节.2.用动量定理解释的两类现象(1)物体的动量变化一定,此时力的作用时间越短,力就越大;时间越长,力就越小.(2)作用力一定,此时力的作用时间越长,动量变化越大;力的作用时间越短,动量变化越小.[多维探究]考向1 用动量定理解释生活现象1.玻璃杯从同一高度落下,掉在水泥地面上比掉在草地上容易碎,这是由于玻璃杯与水泥地撞击过程中( )A .玻璃杯的动量较大B .玻璃杯受到的冲量较大C .玻璃杯的动量变化较大D .玻璃杯的动量变化较快D [玻璃杯从相同高度落下,落地时的速度大小是相同的,落地后速度变为零,所以无论落在水泥地面上还是草地上,玻璃杯动量的变化量Δp 是相同的,又由动量定理I =Δp,知受到的冲量也是相同的,所以A 、B 、C 都错.由动量定理Ft =Δp 得F =Δp/t,落到水泥地面上,作用时间短,动量变化快,受力大,容易碎,D 对.]2.把重物压在纸带上,用一水平力缓缓拉动纸带,重物跟着纸带一起运动;若迅速拉动纸带,纸带就会从重物下抽出,这个现象的原因是( )A .在缓缓拉动纸带时,纸带给重物的摩擦力大B .在迅速拉动纸带时,纸带给重物的摩擦力小C .在缓缓拉动纸带时,纸带给重物的冲量大D .在迅速拉动纸带时,纸带给重物的冲量大C [缓缓拉动纸带时,所用时间较长,摩擦力对物体的冲量大,故选项C 正确.] 考向2 用动量定理求平均作用力3.高空作业须系安全带,如果质量为m 的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动),此后经历时间t 安全带达到最大伸长,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为( )A.m 2ght +mg B.m 2ght -mg C.m ght +mgD.m ght -mgA [设高空作业人员自由下落h 时的速度为v ,则v 2=2gh ,得v =2gh ,设安全带对人的平均作用力为F ,由动量定理得(mg -F)·t=0-mv ,解得F =m 2ght +mg.]4.一个质量为0.18 kg 的垒球,以25 m/s 的水平速度飞向球棒,被球棒打击后反向水平飞回,速度大小为45 m/s ,若球棒与垒球的作用时间为0.01 s .球棒对垒球的平均作用力的大小为( )A .450 NB .810 NC .1 260 ND .360 NC [取垒球飞向球棒的方向为正方向初动量p =mv =0.18×25 kg·m/s=4.5 kg·m/s末动量p′=mv′=-0.18×45 kg·m/s=-8.1 kg·m/s 由动量定理得垒球所受到的平均作用力为 F =p′-p Δt =-8.1-4.50.01 N =-1 260 N.即所求平均作用力大小为1 260 N ,方向与所选的正方向相反.](多选)在光滑水平面上有两个质量均为2 kg 的质点,质点a 在水平恒力F a =4 N 作用下由静止开始运动4 s ,质点b 在水平恒力F b =4 N 作用下由静止开始运动4 m ,比较这两质点所经历的过程,可以得到的正确结论是( )A .质点a 的位移比质点b 的位移大B .质点a 的末速度比质点b 的末速度小C .力F a 做的功比力F b 做的功多D .力F a 的冲量比力F b 的冲量小AC [质点a 的位移x a =12at 2=12·F a m t 2=4×422×2 m =16 m .由动量定理F a t a =mv a ,v a =F a t a m =4×42 m/s =8 m/s ,由动能定理得F b x b =12mv 2b ,v b =2×4×42 m/s =4 m/s.力F a 做的功W a =F a ×x a =4×16 J =64 J ,力F b 做的功W b =F b ×x b =4×4 J=16 J .力F a 的冲量I a =F a t a =4×4 N·s=16 N·s,力F b 的冲量I b =Δp b =m(v b -0)=2×(4-0) N·s=8 N·s.综上可得A 、C 选项正确.] [反思总结] 动量定理的应用技巧 1应用I =Δp 求变力的冲量如果物体受到大小或方向改变的力的作用,则不能直接用I =Ft 求冲量,可以求出该力作用下物体动量的变化量Δp,等效代换得出变力的冲量I. 2应用Δp=FΔt 求动量的变化例如,在曲线运动中,速度方向时刻在变化,求动量变化Δp=p 2-p 1需要应用矢量运算方法,计算比较复杂.如果作用力是恒力,可以求恒力的冲量,等效代换得出动量的变化.动量定理的综合应用[母题](2020·全国Ⅰ卷)某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为M 的卡通玩具稳定地悬停在空中.为计算方便起见,假设水柱从横截面积为S 的喷口持续以速度v 0竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于S);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开.忽略空气阻力.已知水的密度为ρ,重力加速度大小为g.求:(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量;(2)玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度.[题眼点拨] ①“悬停在空中”表明水对其冲击力的大小等于其重力大小;②“竖直方向水的速度变为零”显示水的动量变化大小是解题的突破口.[解析](1)设Δt 时间内,从喷口喷出的水的体积为ΔV,质量为Δm,则 Δm=ρΔV ① ΔV=v 0SΔt②由①②式得,单位时间内从喷口喷出的水的质量为 ΔmΔt =ρv 0S.③(2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h ,水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v.对于Δt 时间内喷出的水,由能量守恒得 12(Δm)v 2+(Δm)gh=12(Δm)v 2④在h 高度处,Δt 时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为 Δp=(Δm)v⑤设水对玩具的作用力的大小为F ,根据动量定理有 FΔt=Δp⑥由于玩具在空中悬停,由力的平衡条件得 F =Mg⑦联立③④⑤⑥⑦式得 h =v 202g -M 2g 2ρ2v 20S2. ⑧ [答案](1)ρv 0S (2)v 202g -M 2g 2ρ2v 20S2[反思总结] 动量定理用于处理连续流体或粒子流的作用力问题,分析的关键是构建合理的物理模型,即隔离出一定形状的流体或粒子流作为研究对象,从而化“无形”为“有形”.迁移1 动量定理与图象的结合1.(多选)(2020·全国Ⅲ卷)一质量为2 kg 的物块在合外力F 的作用下从静止开始沿直线运动.F 随时间t 变化的图线如图612所示,则( )图612A .t =1 s 时物块的速率为1 m/sB .t =2 s 时物块的动量大小为4 kg·m /sC .t =3 s 时物块的动量大小为5 kg·m/sD .t =4 s 时物块的速度为零AB [由动量定理得:t =1 s 时,v 1=F 1Δt 1m =2×12 m/s =1 m/s t =2 s 时:p 2=F 1Δt 2=2×2 kg·m/s=4 kg·m/s t =3 s 时:p 3=F 1Δt 2+F 2Δt 3=2×2 kg·m/s-1×1 kg·m/s=3 kg·m/s t =4 s 时:F 1Δt 2+F 2Δt 4=mv 4 v 4=2×2-1×22 m/s =1 m/s 选项A 、B 正确.]一个质量为3 kg 的物体所受的合外力随时间变化的情况如图所示,那么该物体在6 s 内速度的改变量是( )A .7 m/sB .6.7 m/sC .6 m/sD .5 m/sD [Ft 图线与时间轴围成的面积在量值上代表了合外力的冲量,故合外力冲量为 I =⎝ ⎛⎭⎪⎫3×4+12×2×4-12×1×2N·s=15 N·s. 根据动量定理有I =mΔv,Δv=I m =153 m/s =5 m/s. 故本题选D.]迁移2 动量定理与多过程问题的结合2.如图613所示,在光滑水平面上并排放着A 、B 两木块,质量分别为m A 和m B .一颗质量为m 的子弹以水平速度v 0先后穿过木块A 、B.木块A 、B 对子弹的阻力恒为F f .子弹穿过木块A 的时间为t 1,穿过木块B 的时间为t 2.求:(1)子弹刚穿过木块A 后,木块A 的速度v A 和子弹的速度v 1分别为多大? (2)子弹穿过木块B 后,木块B 的速度v B 和子弹的速度v 2又分别为多大? 【导学号:84370254】图613[题眼点拨] ①“并排放着A 、B 两木块”要想到子弹穿过A 的过程中,A 、B 共同运动;②“阻力恒为F f ”及“时间t 1”“时间t 2”.[解析](1)从子弹刚进入A 到刚穿出A 的过程中:对A 、B :由于A 、B 的运动情况完全相同,可以看作一个整体 F f t 1=(m A +m B )v A ,所以v A =F f t 1m A +m B对子弹:-F f t 1=mv 1-mv 0,所以v 1=v 0-F f t 1m . (2)子弹刚进入B 到刚穿出B 的过程中: 对物体B :F f t 2=m B v B -m B v A 所以v B =F f (t 1m A +m B +t 2m B )对子弹:-F f t 2=mv 2-mv 1,所以v 2=v 0-F ft 1+t 2m.[答案](1)F f t 1m A +m B v 0-F f t 1m(2)F f ⎝ ⎛⎭⎪⎫t 1m A +m B +t 2m B v 0-F f t 1+t 2m迁移3 动量定理在风力作用中的应用3.一艘帆船在湖面上顺风航行,在风力的推动下做速度为v 0=4 m/s 的匀速直线运动.若该帆船在运动状态下突然失去风力的作用,则帆船在湖面上做匀减速直线运动,经过t =8 s 才可静止.该帆船的帆面正对风的有效面积为S =10 m 2,帆船的总质量约为M =936 kg.若帆船在航行过程中受到的阻力恒定不变,空气的密度为ρ=1.3 kg/m 3,在匀速行驶状态下估算:(1)帆船受到风的推力F 的大小; (2)风速的大小v.[解析](1)风突然停止,帆船只受到阻力f 的作用,做匀减速直线运动,设帆船的加速度为a ,则a =0-v 0t =-0.5 m/s 2根据牛顿第二定律有-f =Ma ,所以f =468 N 则帆船匀速运动时,有F -f =0 解得F =468 N.(2)设在时间t 内,正对着吹向帆面的空气的质量为m ,根据动量定理有-Ft =m(v 0-v) 又m =ρS(v-v 0)t 所以Ft =ρS(v-v 0)2t 解得v =10 m/s.[答案](1)468 N (2)10 m/s2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题:本题共10小题,每小题3分,共30分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的1.图甲是利用光电管进行光电效应的实验装置。
(人教版)高三物理第一轮复习动量定理及其应用
第 4课时动量定理及其应用基础知识归纳1.冲量力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量.冲量是描述力对物体作用的时间累积效应的物理量.冲量的表达式是I=Ft,而t 是一个过程量,因此力的冲量是一个过程量,冲量是矢量,但方向不一定就是力F的方向,其单位是N·s。
2.用动量概念表示牛顿第二定律由a=错误!及F=ma得F=错误!=错误!=错误!所以F=错误!意义:物体动量的变化率等于它所受的力,这是牛顿第二定律的另一种表达形式。
3。
动量定理物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量,即p′-p=I或mv=。
Ft-'vm重点难点突破一、冲量的方向一般并不是力的方向力F和力的冲量Ft都是描述力对物体作用的物理量,都是矢量。
但力是瞬时作用量,有力的作用,物体的运动状态就会发生变化,即产生加速度,而力的冲量是一个与时间有关的过程作用量,要改变物体的速度必须经过一段时间的作用才能实现。
有些同学从公式I=Ft出发,认为冲量的方向就是力F的方向,这种认识在有些情况下是错误的.如果在作用时间内作用力为恒力(大小和方向都不变)时,冲量的方向与力的方向是一致的;如果在作用时间内作用力是变力时,特别是作用力的方向也变时,冲量的方向应为动量变化的方向。
这一点值得特别注意。
二、冲量的计算1.对于大小、方向都不变的恒力,它们的冲量可以用I=Ft计算。
冲量的方向和恒力F的方向相同,进一步可根据恒力的冲量确定物体动量变化的大小和方向。
2。
若F是变力,但在某段时间内方向不变,大小随时间均匀变化,可用平均力F=错误!通过I=Ft求出在时间t内的冲量.3.若F的大小、方向都随时间发生变化,或虽然F的方向不变,但大小不随时间均匀变化,可根据动量定理I=Δp,通过求Δp间接求出变力的冲量。
三、对动量定理的理解1。
动量定理的表达式Ft =mv ′-mv 中Ft 是合外力的冲量,而不是某一个力的冲量,“="表示合外力的冲量与研究对象动量增量的数值相等,方向一致,数值相等但不能认为合外力的冲量就是物体动量的增量,合外力的冲量是引起研究对象运动状态改变的外部因素,而动量的增量则是研究对象在合外力的冲量作用后所导致的必然结果.2.注意各矢量的方向,在解题时一定要预先规定一个正方向,并且在解题过程中,始终注意“正"方向的一贯性,不能中途“正”、“负"对换。
最新高考物理一轮复习 专项训练 物理动量定理
最新高考物理一轮复习 专项训练 物理动量定理一、高考物理精讲专题动量定理1.质量为m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间t 1到达沙坑表面,又经过时间t 2停在沙坑里.求:⑴沙对小球的平均阻力F ;⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I . 【答案】(1)122()mg t t t + (2)1mgt 【解析】试题分析: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.⑴在下落的全过程对小球用动量定理:重力作用时间为t 1+t 2,而阻力作用时间仅为t 2,以竖直向下为正方向,有: mg(t 1+t 2)-Ft 2=0, 解得:方向竖直向上⑵仍然在下落的全过程对小球用动量定理:在t 1时间内只有重力的冲量,在t 2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=mgt 1方向竖直向上 考点:冲量定理点评:本题考查了利用冲量定理计算物体所受力的方法.2.如图所示,一光滑水平轨道上静止一质量为M =3kg 的小球B .一质量为m =1kg 的小球A 以速度v 0=2m/s 向右运动与B 球发生弹性正碰,取重力加速度g =10m/s 2.求:(1)碰撞结束时A 球的速度大小及方向; (2)碰撞过程A 对B 的冲量大小及方向.【答案】(1)-1m/s ,方向水平向左(2)3N·s ,方向水平向右 【解析】【分析】A 与B 球发生弹性正碰,根据动量守恒及能量守恒求出碰撞结束时A 球的速度大小及方向;碰撞过程对B 应用动量定理求出碰撞过程A 对B 的冲量; 解:(1)碰撞过程根据动量守恒及能量守恒得:0A B mv mv Mv =+2220111222A B mv mv Mv =+ 联立可解得:1m/s B v =,1m/s A v =- 负号表示方向水平向左(2)碰撞过程对B 应用动量定理可得:0B I Mv =- 可解得:3I N s =⋅ 方向水平向右3.如图所示,一个质量为m 的物体,初速度为v 0,在水平合外力F (恒力)的作用下,经过一段时间t 后,速度变为v t 。
动量 动量定理高考物理第一轮复习 新课标 人教版
动量 动量定理2007年高考物理第一轮复习一、动量1、引入的意义:描述运动物体的作用效果,是物体机械运动的量度,是一状态量,与物体的质量和速度有关。
2、定义:运动物体的质量与速度的乘积定义式:P=mv ,单位:kgm/s3、性质:(1)瞬时性:通常说物体的动量是指物体在某一时刻的动量,计算物体的动量时应取这一时刻瞬时的速度。
(2)相对性:物体的动量与参考系的选取有关,选择不同的参考系,同一运动物体的动量不同。
(3)矢量性:物体的动量的方向与物体的瞬时速度方向相同。
(4)动量与动能大小的关系:K mE P 22二、冲量1、引入的意义:表明力对时间的积累效应,是一过程量。
2、定义式:I=Ft 单位:Ns3、性质(1)矢量性:方向由力的方向决定,如果在力的作用时间内力的方向不变,冲量的方向就是力的方向。
(2)绝对性:由于力和时间都跟参考系无关,所以力的冲量也与参考系无关。
(3)时间性:冲量不仅由力决定,还由力的作用时间决定。
三、动量定理1、推导:一个质量为m 的物体,初速度为v ,初动量为p=mv ,在合力F 的作用下,经过一段时间t ,速度变为v ‘,末动量为p ’=mv ‘,物体的a=(v ’-v)/t ,由牛顿第二定律F=ma=(v ’-v)/t 可得:Ft=mv ‘-mv 即Ft=p ’-p2、内容:物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化,即Ft=p ’-p3、理解:(1)动量定理是研究冲量和动量变化之间的规律,冲量的效果是改变受力物体的动量,因此,动量定理是一个关于过程的规律。
(2)动量定理公式中的F 是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力,它可以是恒力,也可以是变力,当合外力为变力时,F 应该是合外力在作用时间内的平均值。
(3)动量定理的研究对象可以是单个物体,也可以是物体系统。
对物体系统,只需分析系统受到的外力,而不考虑系统内力,系统内力的作用不改变整个系统的总动量。
4、动量定理的应用:(1)定性应用:①动量的变化量ΔP 一定时,作用力的大小与作用时间成反比。
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新高考物理一轮复习课时分层集训18动量动量定理新人教版(限时:40分钟)[基础对点练]1.(多选)关于动量的概念,下列说法中正确的是( ) A.动量大的物体惯性一定大B.动量大的物体运动一定快C.动量相同的物体运动方向一定相同D.动量相同的物体速度小的惯性大CD [物体的动量是由速度和质量两个因素决定的.动量大的物体质量不一定大,惯性也不一定大,A错误;同样,动量大的物体速度也不一定大,B错误;动量相同指动量的大小和方向均相同,而动量的方向就是物体运动的方向,故动量相同的物体运动方向一定相同,C正确;动量相同的物体,速度小的质量大,惯性大,D正确.]2.(多选)关于动量的变化,下列说法中正确的是 ( ) A.做直线运动的物体速度增大时,动量的增量Δp的方向与运动方向相同B.做直线运动的物体速度减小时,动量的增量Δp的方向与运动方向相反C.物体的速度大小不变时,动量的增量Δp为零D.物体做平抛运动时,动量的增量一定不为零ABD [当做直线运动的物体的速度增大时,其末态动量p2大于初态动量p1,由矢量的运算法则可知Δp=p2-p1>0,与物体运动方向相同,如图(a)所示,所以A选项正确.当做直线运动的物体速度减小时,p2<p1,如图(b)所示,Δp与p1(或p2)方向相反,与运动方向相反,B选项正确.当物体的速度大小不变时,其方向可能变化,也可能不变化.动量可能不变化即Δp=0,也可能动量大小不变而方向变化,此种情况Δp≠0,C选项错误.当物体做平抛运动时,速度的大小和方向变化,即动量一定变化,Δp一定不为零,如图(c)所示,故D选项正确.]3.关于冲量,下列说法中正确的是( )A.冲量是物体动量变化的原因B.作用在静止的物体上的力的冲量一定为零C.动量越大的物体受到的冲量越大D.冲量的方向就是物体运动的方向A [力作用一段时间便有了冲量,而力作用一段时间后,物体的运动状态发生了变化,物体的动量也发生了变化,因此说冲量使物体的动量发生了变化,A正确;只要有力作用在物体上,经历一段时间,这个力便有了冲量I=Ft,与物体处于什么状态无关,物体运动状态的变化是所有作用在物体上的力共同产生的效果,B错误;物体所受冲量I=Ft与物体动量的大小p=mv无关,C错误;冲量的方向与物体运动方向无关,D错误.] 4.从同一高度以相同的速率抛出质量相同的三个小球,a球竖直上抛,b球竖直下抛,c球水平抛出,不计空气阻力,则( )【导学号:84370255】A.三球落地时的动量相同B.三球落地时的动量大小相同C.从抛出到落地过程中,三球受到的冲量相同D.从抛出到落地过程中,三球受到的冲量大小相同B [根据机械能守恒定律可知,三球落地时,速度大小相等,但c球速度方向与a、b球的速度方向不同.从抛出到落地过程中,三球均仅受重力作用,但三球在空中运动的时间不同.故选B.]5.(多选)下列对几种现象的解释中,正确的是( )A.击钉时不用橡皮锤,是因为橡皮锤太轻B.跳高时在沙坑里填沙,是为了减小冲量C.在推车时推不动,是因为车受合外力的冲量为零D.动能相同的两个物体受相同的阻力作用时,质量小的先停下来CD [击钉时不用橡皮锤,是因为橡皮锤有弹性,作用时间长,据动量定理Ft=0-mv得作用力小,故不用橡皮锤击钉,A错;跳高时,在沙坑里填沙,是为了增加人与地面的作用时间,减少作用力,B错;在推车时推不动,车所受合力为零,则合外力的冲量为零,C对;据动能和动量的关系p=知,在动能相同的情况下,质量小的动量小,由Fft=0-p得,动量小的先停下来,即质量小的先停下来,D对.]6.质量为4 kg的物体以2 m/s的初速度做匀变速直线运动,经过2 s,动量大小变为14 kg·m/s.该物体 ( )A.所受合外力的大小可能大于11 NB.所受合外力的大小可能小于3 NC.所受的冲量可能小于6 N·sD.所受的冲量可能大于18 N·sD [若设物体初速度方向为正方向,则初动量p1=mv1=8kg·m/s,末动量只告诉了大小,则有两种可能:当p2=14 kg·m/s,则Ft=p2-p1=6 kg·m/s,F=3 N;当p2=-14 kg·m/s,则Ft=p2-p1=-22 kg·m/s,F=-11 N,负号表示方向,故A、B、C错误,D正确.]7.如图614所示,一铁块压着一纸条放在水平桌面上,当以速度v抽出纸条后,铁块掉在地上的P点.若以2v速度抽出纸条,则铁块落地点为( )图614A.仍在P点B.在P点左边C.在P点右边不远处D.在P点右边原水平位移的两倍处B [纸条抽出的过程,铁块所受的滑动摩擦力一定,以v的速度抽出纸条,铁块所受滑动摩擦力的作用时间较长,由I=Fft=mv0得铁块获得速度较大,平抛运动的水平位移较大,以2v的速度抽出纸条的过程,铁块所受滑动摩擦力作用时间较短,铁块获得速度较小,平抛运动的位移较小,故B选项正确.] 8.(2017·北京西××区模拟)1966年,在地球的上空完成了用动力学方法测质量的实验.实验时,用“双子星号”宇宙飞船去接触正在轨道上运行的火箭组(后者的发动机已熄火),接触以后,开动“双子星号”飞船的推进器,使飞船和火箭组共同加速.推进器的平均推力F=895 N,推进器开动时间Δt=7 s.测出飞船和火箭组的速度变化Δv=0.91 m/s.已知“双子星号”飞船的质量m1=3 400 kg.由以上实验数据可测出火箭组的质量m2为( ) A.3 400 kg B.3 485 kgC.6 265 kg D.6 885 kgB [根据动量定理得FΔt=(m1+m2)Δv,代入数据解得m2≈3485 kg,B选项正确.]一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳,经Δt时间,身体伸直并刚好离开地面,速度为v,在此过程中( )A.地面对他的冲量为mv+mgΔt,地面对他做的功为mv2B.地面对他的冲量为mv+mgΔt,地面对他做的功为零C.地面对他的冲量为mv,地面对他做的功为mv2D.地面对他的冲量为mv-mgΔt,地面对他做的功为零B [设地面对运动员的平均作用力为F,则由动量定理得(F-mg)Δt=mv,故地面对运动员的冲量FΔt=mv+mgΔt;运动员从下蹲状态到身体刚好伸直离开地面,由于地面对人的作用力沿力的方向没有位移,地面对运动员做功为零,因此,本题正确选项为B.]9.(多选)如图615所示,质量为m的小球从距离地面高H的A点由静止开始释放,落到地面上后又陷入泥潭中,由于受到阻力作用,到达距地面深度为h的B点速度减为零.不计空气阻力,重力加速度为g.关于小球下落的整个过程,下列说法中正确的有( )【导学号:84370256】图615A.小球的机械能减少了mg(H+h)B.小球克服阻力做的功为mghC.小球所受阻力的冲量大于m2gHD.小球动量的改变量等于所受阻力的冲量AC [由动能定理得mg(H+h)+Wf=0,Wf=-mg(H+h),所以小球的机械能减少了mg(H+h),A正确,B错误.小球自由落下至地面过程,机械能守恒,mgH=mv2,v=,落到地面上后又陷入泥潭,由动量定理IG-If=0-mv,所以If=IG+mv=IG+m,小球所受阻力的冲量大于m,C正确.由动量定理知小球动量的改变量等于合外力的冲量,D错误.]10.动量定理可以表示为Δp=FΔt,其中动量p和力F都是矢量.在运用动量定理处理二维问题时,可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究.例如,质量为m的小球斜射到木板上,入射的角度是θ,碰撞后弹出的角度也是θ,碰撞前后的速度大小都是v,如图616所示.碰撞过程中忽略小球所受重力.图616(1)分别求出碰撞前后x、y方向小球的动量变化Δpx、Δpy;(2)分析说明小球对木板的作用力的方向.[解析](1)x方向:动量变化为Δpx=mvsin θ-mvsin θ=0y方向:动量变化为Δpy=mvcos θ-(-mvcos θ)=2mvcos θ方向沿y轴正方向.(2)根据动量定理可知,木板对小球作用力的方向沿y轴正方向,根据牛顿第三定律可知,小球对木板作用力的方向沿y轴负方向.[答案](1)Δpx=0 Δpy=2mvcos θ,方向沿y轴正方向(2)小球对木板的作用力的方向沿y轴负方向如图所示,静止在光滑水平面上的小车M=20 kg.从水枪中喷出的水柱的横截面积S=10 cm2,速度v=10 m/s,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3.若用水枪喷出的水从车后沿水平方向冲击小车的前壁,且冲击到小车前壁的水全部沿前壁流进小车中.当有质量m=5 kg的水进入小车时,试求:(1)小车的速度大小;(2)小车的加速度大小.[解析](1)流进小车的水与小车组成的系统动量守恒,设当进入质量为m的水后,小车速度为v1,则mv=(m+M)v1,即v1==2 m/s.(2)质量为m的水流进小车后,在极短的时间Δt内,冲击小车的水的质量Δm=ρS(v-v1)Δt,设此时水对车的冲击力为F,则车对水的作用力为-F,由动量定理有-FΔt=Δmv1-Δmv,得F=ρS(v-v1)2=64 N,小车的加速度a==2.56 m/s2.[答案](1)2 m/s (2)2.56 m/s2[考点综合练]11.(多选)(2018·××区模拟)完全相同的甲、乙两个物体放在相同的水平面上,分别在水平拉力F1、F2作用下,由静止开始做匀加速直线运动,分别经过t0和4t0,速度分别达到2v0和v0,然后撤去F1、F2,甲、乙两物体继续匀减速直线运动直到静止,其速度随时间变化情况如图617所示,则( )【导学号:84370257】图617A.若F1、F2作用时间内甲、乙两物体的位移分别为s1、s2,则s1>s2 B.若整个过程中甲、乙两物体的位移分别为s1、s2,则s1>s2C.若F1、F2的冲量分别为I1、I2,则I1>I2D.若F1、F2所做的功分别为W1、W2,则W1>W2 BD [根据vt图象与坐标轴所围“面积”大小等于位移得:s1′==v0t0,s2′==2v0t0,则:s1′<s2′,故A错误;整个过程中甲、乙两物体的位移分别为:s1′==3v0t0,s2′==2.5v0t0.则有:s1′>s2′,故B正确;根据动量定理得:I1-f·3t0=0,I2-f·5t0=0,则得I1<I2,故C错误;由图看出,撤去拉力后两图线平行,说明加速度相同,由牛顿第二定律分析则知加速度a=μg,说明两物体与地面的动摩擦因数相等,则两物体所受的摩擦力大小相等,设为f,对全过程运用动能定理得:W1-fs1′=0,W2-fs2′=0,得:W1=fs1′,W2=fs2′,由上可知,s1′>s2′,则W1>W2,故D正确.] 12.(2018·东××区模拟)如图618所示,一物体从固定斜面顶端由静止开始经过1 s下滑到底端,已知斜面的倾角θ=37°,斜面长度L=2.5 m,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2,求:图618(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;(2)下滑过程中损失的机械能与减少的重力势能的比值;(3)下滑过程中合外力冲量的大小与重力冲量大小的比值.[解析](1)根据L=at2,解得:a=5 m/s2,根据牛顿第二定律得:mgsin θ-μmgcos θ=ma,解得:μ=0.125.(2)损失的机械能等于克服摩擦力做的功,为:ΔE=μmgcos θ·L减少的重力势能为:ΔEp=mgsin θ·L 故损失的机械能与减少的重力势能的比值为:===.(3)设物体下滑到斜面底端时速度大小为v,则有:v=at=5 m/s根据动量定理得:合外力冲量的大小为:I合=mv-0=5m(N·s)在下滑过程中重力的冲量为:IG=mgt=10m(N·s)所以下滑的过程中合外力冲量的大小与重力冲量大小的比值为:I合∶IG=1∶2.[答案](1)0.125 (2) (3)1∶213.如图619所示,固定在轻质弹簧两端,质量分别为M1=0.5 kg,M2=1.49 kg的两个物体,置于光滑水平面上,M1靠在光滑竖直墙上.现有一颗质量为M=0.01 kg的子弹,以600 m/s的水平速度射入M2中,最后M1和M2都将向右运动.试求:竖直墙对M1的冲量.【导学号:84370258】图619[解析] 设子弹M和木块M2碰后的共同速度大小为v′,对M2和M由动量守恒:①Mv=(M+M2)v′当M2和M以共同速度v′(方向向左)压缩弹簧后又回到碰撞的初位置时,根据机械能守恒,M2和M的共同速度大小仍为v′(方向向右),此时对墙壁M1的作用力为零.取M1、弹簧以及M2和M这一系统为研究对象,对M2与M碰后到又回到初位置的整个过程,弹簧弹力对M1和M2的合冲量为0,设墙对M1的冲量大小为I,对系统由动量定理有:②I=(M2+M)v′-[-(M2+M)v′]由①②式得I=2Mv=2×0.01×600 N·s=12 N·s,方向向右即墙对M1冲量大小为12 N·s,方向向右.[答案] 12 N·s,方向向右。