高中物理选修3-5--动量-动量守恒
动量、动量守恒定律知识点总结
1 / 3选修3-5动量知识点总结一、对冲量的理解1、I =Ft :适用于计算恒力或平均力F 的冲量,变力的冲量常用动量定理求。
2、I合 的求法:A 、若物体受到的各个力作用的时间相同,且都为恒力,则I 合=F 合.tB 、若不同阶段受力不同,则I 合为各个阶段冲量的矢量和。
1、意义:冲量反映力对物体在一段时间上的积累作用,动量反映了物体的运动状态。
2、矢量性:ΔP的方向由v ∆决定,与1p 、2p 无必然的联系,计算时先规定正方向。
三、对动量守恒定律的理解:1、研究对象:相互作用的物体所组成的系统2、条件: A 、理想条件:系统不受外力或所受外力有合力为零。
B 、近似条件:系统内力远大于外力,则系统动量近似守恒。
C 、单方向守恒:系统单方向满足上述条件,则该方向系统动量守恒。
结论:等质量 弹性正碰 时,两者速度交换。
依据:动量守恒、动能守恒五、判断碰撞结果是否可能的方法:碰撞前后系统动量守恒;系统的动能不增加;速度符合物理情景。
动能和动量的关系:mp E K 22= K mE p 2=六、反冲运动:1、定义:静止或运动的物体通过分离出一部分物体,使另一部分向反方向运动的现象叫反冲运动。
2、规律:系统动量守恒3、人船模型:条件:当组成系统的2个物体相互作用前静止,相互作用过程中满足动量守恒。
七、临界条件:“最”字类临界条件如压缩到最短、相距最近、上升到最高点等的处理关键是——系统各组成部分具有共同的速度v 。
八、动力学规律的选择依据:1、题目涉及时间t,优先选择动量定理;2、题目涉及物体间相互作用,则将发生相互作用的物体看成系统,优先考虑动量守恒; 3、题目涉及位移s,优先考虑动能定理、机械能守恒定律、能量转化和守恒定律; 4、题目涉及运动的细节、加速度a,则选择牛顿运动定律+运动学规律;九、表达规范:说明清楚研究对象、研究过程、规律、规定正方向。
典型练习一、基本概念的理解:动量、冲量、动量的改变量1、若一个物体的动量发生了改变,则物体的( )A、速度大小一定变了 B 、速度方向一定变了 C 、速度一定发生了改变 D 、加速度一定不为02、质量为m 的物体从光滑固定斜面顶端静止下滑到底端,所用的时间为t , 斜面倾角为θ。
高中物理选修3-5动量守恒定律 碰撞的速度合理性公式
高中物理选修3-5动量守恒定律碰撞的速度合理性公式如此题:两个小球A 、B 在光滑水平面上相向运动,已知它们的质量分别是m 1= 4kg ,m 2= 2kg ,A 的速度v 1=3m /s (设为正),B 的速度v 2= -3m/s ,则它们发生正碰后,其速度可能分别是A. 均为+1 m /sB. +4 m /s 和-5m /sC. +2m /s 和- 1m /sD. -1m/s 和+5m /s 答案:AD一般解法:设碰撞后两物体速度分别是v A 和v B ,由动量守恒定律可以得到:m 1v 1+m 2v 2=m 1v A +m 2v B ①分别将v A =1m /s ,v B =1m /s ;v A =4m /s ,v B =-5m /s ;v A =2m /s ,v B =-1m /s ;v A =-1m /s ,v B =5m /s 代入①中;可验证4个选项都满足动量守恒定律,再看动能变化情况: 设碰撞前得动能为E k ,碰撞后的动能为E k ′E k = 12m 1v 12+ 12m 2v 22=27J E k ′=12m 1v A 2+ 12m 2v B 2 由于碰撞过程动能不可能增加,所以应有E k ≥E k ‘,据此可排除选项B ;选项C 虽满足E k ≥E k ‘,但A 、B 沿同一直线相向运动,发生碰撞后各自仍保持原来速度的方向(v A >0,v B <0),这显然是不符合实际的,因此选项C 错误;验证选项A 、D 均满足E k >E k ‘.故正确的选项为A (完全非弹性碰撞)和D (弹性碰撞)。
总结归纳后我们可以发现,被撞物体的速度(记为v 2)总在一个范围,假设被撞物体的起始速度为0,碰撞的物体起始速度为v 0,按照动量守恒定律和动能定理,我们可以求解被撞物体的速度(v 2)⎥⎦⎤⎢⎣⎡++∈0211021122,v m m m v m m m v 前者是分配速度,后者是教材例题的结论。
人教版高中物理选修3-5教学案:第十六章 第3节 动量守恒定律 -含答案
第3节动量守恒定律1.相互作用的两个或多个物体组成的整体叫系统,系统内部物体间的力叫内力。
2.系统以外的物体施加的力,叫外力。
3.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。
一、系统内力和外力1.系统:相互作用的两个或多个物体组成的整体。
2.内力:系统内部物体间的相互作用力。
3.外力:系统以外的物体对系统以内的物体的作用力。
二、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零,这个系统的总动量保持不变。
2.表达式:对两个物体组成的系统,常写成:p1+p2=p1′+p2′或m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。
3.适用条件:系统不受外力或者所受外力矢量和为零。
4.普适性:动量守恒定律是一个独立的实验规律,它适用于目前为止物理学研究的一切领域。
1.自主思考——判一判(1)如果系统的机械能守恒,则动量也一定守恒。
(×)(2)只要系统内存在摩擦力,动量就不可能守恒。
(×)(3)只要系统受到的外力做的功为零,动量就守恒。
(×)(4)只要系统所受到合外力的冲量为零,动量就守恒。
(√)(5)系统加速度为零,动量不一定守恒。
(×)2.合作探究——议一议(1)如果在公路上有三辆汽车发生了追尾事故,将前面两辆汽车看作一个系统,最后面一辆汽车对中间汽车的作用力是内力,还是外力?如果将后面两辆汽车看作一个系统呢?提示:内力是系统内物体之间的作用力,外力是系统以外的物体对系统以内的物体的作用力。
一个力是内力还是外力关键是看所选择的系统。
如果将前面两辆汽车看作一个系统,最后面一辆汽车对中间汽车的作用力是系统以外的物体对系统内物体的作用力,是外力;如果将后面两辆汽车看作一个系统,最后面一辆汽车与中间汽车的作用力是系统内物体之间的作用力,是内力。
(2)动量守恒定律和牛顿运动定律的适用范围是否一样?提示:动量守恒定律比牛顿运动定律的适用范围要广。
动量、动量守恒定律知识点总结
选修3-5动量知识点总结一、对冲量的理解1、I =Ft :适用于计算恒力或平均力F 的冲量,变力的冲量常用动量定理求。
2、I 合 的求法:A 、若物体受到的各个力作用的时间相同,且都为恒力,则I 合=F 合.tB 、若不同阶段受力不同,则I 合为各个阶段冲量的矢量和。
1、意义:冲量反映力对物体在一段时间上的积累作用,动量反映了物体的运动状态。
2、矢量性:ΔP 的方向由v ∆决定,与1p 、2p 无必然的联系,计算时先规定正方向。
三、对动量守恒定律的理解:1、研究对象:相互作用的物体所组成的系统2、条件: A 、理想条件:系统不受外力或所受外力有合力为零。
B 、近似条件:系统内力远大于外力,则系统动量近似守恒。
C 、单方向守恒:系统单方向满足上述条件,则该方向系统动量守恒。
四、碰撞类型及其遵循的规律:结论:等质量 弹性正碰 时,两者速度交换。
依据:动量守恒、动能守恒五、判断碰撞结果是否可能的方法:碰撞前后系统动量守恒;系统的动能不增加;速度符合物理情景。
动能和动量的关系:mp E K 22= K mE p 2=六、反冲运动:1、定义:静止或运动的物体通过分离出一部分物体,使另一部分向反方向运动的现象叫反冲运动。
2、规律:系统动量守恒3、人船模型:条件:当组成系统的2个物体相互作用前静止,相互作用过程中满足动量守恒。
七、临界条件:“最”字类临界条件如压缩到最短、相距最近、上升到最高点等的处理关键是——系统各组成部分具有共同的速度v 。
八、动力学规律的选择依据:1、题目涉及时间t ,优先选择动量定理;2、题目涉及物体间相互作用,则将发生相互作用的物体看成系统,优先考虑动量守恒;3、题目涉及位移s ,优先考虑动能定理、机械能守恒定律、能量转化和守恒定律;4、题目涉及运动的细节、加速度a ,则选择牛顿运动定律+运动学规律;九、表达规范:说明清楚研究对象、研究过程、规律、规定正方向。
典型练习一、基本概念的理解:动量、冲量、动量的改变量1、若一个物体的动量发生了改变,则物体的( ) A 、速度大小一定变了 B 、速度方向一定变了 C 、速度一定发生了改变 D 、加速度一定不为02、质量为m 的物体从光滑固定斜面顶端静止下滑到底端,所用的时间为t, 斜面倾角为θ。
高中物理选修3-5第十六章动量和动量守恒定律讲评-教学反思
课后反思
一、教学方法上的改革与创新:这是一节单元讲评课。
重点要培养学生把握知识内在联系的能力、规律的提取能力以及各方面综合分析问题的能力。
从教学方法上,大胆对力学中两大重要守恒定律进行了归纳比较,引导学生自述、讨论、归纳、总结规律和解题方法。
动量知识往往出现于练习题和高考题中,分析相互作用系统的动量变化,作用过程往往不单一,有一定的难度。
但应相信学生,他们的能力不可低估。
因为学生已有的基础是学习了动量定理和牛顿第二、第三定律,对各部分知识、方法都清楚的前提下,在学生之间进行探索、讨论交流,让他们己悟比按常规方法教学效果要好得多。
二、在学法指导上,引导学生自查自纠。
突出自主、探究、合作,教给他们分析的正确方法,全方位发挥主观能动性。
将思考始终贯穿在整个课堂教学的过程中。
三、学生互评中形成学生自我认识和自我教育、自我进步的能力。
在自评和互评和教师的点评中帮助学生悦纳自己、拥有自信。
学生在讨论分析过程中互相学习、互相评价,讨论中辩论,纠错中提高。
在平时的教学中始终就把学生放在主体的位置,课堂气氛很活跃,使我从中得到了不少新的启示。
高中物理选修3-5重要知识点总结
选修3-5知识汇总一、动量1.动量:p =mv {方向与速度方向相同}2.冲量:I =Ft {方向由F 决定}3.动量定理:I =Δp 或Ft =mv t –mv o {Δp:动量变化Δp =mv t –mv o ,是矢量式}4.动量守恒定律:p 前总=p 后总或p =p ’也可以是/22/112211v m v m v m v m +=+ 5.(1)弹性碰撞: 系统的动量和动能均守恒'2'1221121v m v m v m v m +=+ ① 2'222'1122221121212121v m v m v m v m +=+ ② 1211'22v m m m v +=其中:当2v =0时,为一动一静碰撞,此时 (2)非弹性碰撞:系统的动量守恒,动能有损失'2'1221121v m v m v m v m +=+(3)完全非弹性碰撞:碰后连在一起成一整体 共v m m v m v m )(212211+=+,且动能损失最多6. 人船模型——两个原来静止的物体(人和船)发生相互作用时,不受其它外力,对这两个物体组成的系统来说,动量守恒,且任一时刻的总动量均为零,由动量守恒定律,有mv1 = MV2 (注意:几何关系) 注: (1)正碰又叫对心碰撞,速度方向在它们“中心”的连线上;(2)以上表达式除动能外均为矢量运算,在一维情况下可取正方向化为代数运算;(3)系统动量守恒的条件:合外力为零或系统不受外力,则系统动量守恒(碰撞问题、爆炸问题、反冲问题等); (4)碰撞过程(时间极短,发生碰撞的物体构成的系统)视为动量守恒,原子核衰变时动量守恒;(5)爆炸过程视为动量守恒,这时化学能转化为动能,动能增加; 思考1:利用动量定理和动量守恒定律解题的步骤是什么? 思考2:动量变化Δp 为正值,动量一定增大吗?(不一定) 思考3:两个物体组成的系统动量守恒,其中一个物体的动量增大,另一个物体的动量一定减小吗?动能呢?(不一定)思考4:两个物体碰撞过程遵循的三条规律分别是什么?思考5:一动一静两个小球正碰撞,入射球和被撞球的速度范围怎样计算?思考6:有哪些模型可视为一动一静弹性碰撞?有哪些模型可视为人船模型?人船模型存在哪些特殊规律? 思考7:同样是动量守恒,碰撞,爆炸,反冲三者有何不同?(有弹簧的弹性势能或火药的化学能,或者人体内的化学能转化为动能的情况下,总动能增大) 二、波粒二象性1、1900年普朗克能量子假说,电磁波的发射和吸收是不连续的,而是一份一份的E=hv2、赫兹发现了光电效应,1905年,爱因斯坦量解释了光电效应,提出光子说及光电效应方程3、光电效应① 每种金属都有对应的c ν和W 0,入射光的频率必须大于这种金属极限频率才能发生光电效应 ② 光电子的最大初动能与入射光的强度无关,光随入射光频率的增大而增大(0W h E Km -=ν)。
选修3-5第十六章 第三节 动量守恒定律 课件
右端是系统内物体在另外同一时刻的动量的矢量和。
(2)式子的左端是系统内物体在同一时刻的动量的矢量和
(3)同一式子中各速度必须是相对于同一惯性参考系。 (4)不仅适用于低速、宏观领域,而且也适用于高速、
微观领域。
5.若一个系统所受外力的矢量和不为0,则:
系统所受合外力的冲量等于系统动量的变化。
0.9 m s
答:
例2.(P7)
解:取炸裂前火箭的速度方向为正方向,则:
由 mv m1v1 (m m1 )v2 mv m1v1 v2 m m1
得:
由题意可知v1为负值,因此v2为正值,即另一块 的速度方向与炸裂前火箭的速度方向相同。
答:
三、动量守恒定律的普适性
例:如图所示,A、B、C三木块的质量分别为mA=0.5kg, mB=0.3kg、mC=0.2kg,A和B紧靠着放在光滑的水平面 上,C以v0=25m/s的水平初速度沿A的上表面滑行到B的 上表面,由于摩擦最终与B木块的共同速度为8m/s,求 C刚脱离A时,A的速度和C的速度。
即
I外 m1v1 m2v2 (m1v1 m2v2 )
m2
m1
F2
m2 m1
F1
m2
m1
例1.(P7)
解:取碰撞前货车的速度方向为正方向,两车碰撞 后共同运动的速度为v,则:
由 m1v1 (m1 m2 )v m1v1 v m1 m2
4
得:
1.8 10 2 m s 4 4 1.8 10 2.2 10
第十六章 动量守恒定律 第三节 动量守恒定律
一、几个基本概念
为了便于对问题的讨论和分析,我们引 入几个概念 系统: 存在相互作用的几个物体组成的整体 内力: 系统内各个物体间的相互作用力 外力: 系统外的其他物体作用在系统内任何 一个物体上的力
物理人教版高中选修3-5物理选修3-5_知识点总结提纲_精华版
物理人教版高中选修3-5物理选修3-5_知识点总结提纲_精华版-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN高中物理选修3-5知识点梳理一、动量动量守恒定律1、动量:可以从两个侧面对动量进行定义或解释:①物体的质量跟其速度的乘积,叫做物体的动量。
②动量是物体机械运动的一种量度。
动量的表达式P = mv。
单位是skg .动量是矢量,其方向就是瞬时速度的方向。
因为速度是相对的,所以m动量也是相对的。
2、动量守恒定律:当系统不受外力作用或所受合外力为零,则系统的总动量守恒。
动量守恒定律根据实际情况有多种表达式,一般常用等号左右分别表示系统作用前后的总动量。
运用动量守恒定律要注意以下几个问题:①动量守恒定律一般是针对物体系的,对单个物体谈动量守恒没有意义。
②对于某些特定的问题, 例如碰撞、爆炸等,系统在一个非常短的时间内,系统内部各物体相互作用力,远比它们所受到外界作用力大,就可以把这些物体看作一个所受合外力为零的系统处理, 在这一短暂时间内遵循动量守恒定律。
③计算动量时要涉及速度,这时一个物体系内各物体的速度必须是相对于同一惯性参照系的,一般取地面为参照物。
④动量是矢量,因此“系统总动量”是指系统中所有物体动量的矢量和,而不是代数和。
⑤动量守恒定律也可以应用于分动量守恒的情况。
有时虽然系统所受合外力不等于零,但只要在某一方面上的合外力分量为零,那么在这个方向上系统总动量的分量是守恒的。
⑥动量守恒定律有广泛的应用范围。
只要系统不受外力或所受的合外力为零,那么系统内部各物体的相互作用,不论是万有引力、弹力、摩擦力,还是电力、磁力,动量守恒定律都适用。
系统内部各物体相互作用时,不论具有相同或相反的运动方向;在相互作用时不论是否直接接触;在相互作用后不论是粘在一起,还是分裂成碎块,动量守恒定律也都适用。
3、动量与动能、动量守恒定律与机械能守恒定律的比较。
动量与动能的比较:①动量是矢量, 动能是标量。
普通高中课程标准实验教科书—物理选修3-5人教版第十六章动量守恒定律
普通高中课程标准实验教科书—物理(选修3-5)[人教版]第十六章动量守恒定律新课标要求1.内容标准(1)探究物体弹性碰撞的一些特点。
知道弹性碰撞和非弹性碰撞。
(2)通过实验,理解动量和动量守恒定律。
能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题。
知道动量守恒定律的普遍意义。
(3)通过物理学中的守恒定律,体会自然界的和谐与统一。
16.1 实验:探究碰撞中的不变量★新课标要求(一)知识与技能1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路.2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法.3、掌握实验数据处理的方法.(二)过程与方法1、学习根据实验要求,设计实验,完成某种规律的探究方法。
2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。
(三)情感、态度与价值观1、通过对实验方案的设计,培养学生积极主动思考问题的习惯,并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。
2、通过对实验数据的记录与处理,培养学生实事求是的科学态度,能使学生灵活地运用科学方法来研究问题,解决问题,提高创新意识。
3、在对实验数据的猜测过程中,提高学生合作探究能力。
4、在对现象规律的语言阐述中,提高了学生的语言表达能力,还体现了各学科之间的联系,可引伸到各事物间的关联性,使自己溶入社会。
★教学重点及难点本节教学重点是实验方案的设计与筛选;难点是通过实验数据的分析得出物体碰撞前后的不变量.★教学方法教师启发、引导,学生自主实验,讨论、交流学习成果。
★教学用具:投影片,多媒体辅助教学设备;完成该实验实验室提供的实验器材,如气垫导轨、滑块等★课时安排1 课时★教学过程(一)引入新课师:之前,我们分别从动力学的角度、能量的角度研究了物体的运动规律,从今天开始我们将从另一个角度来学习研究物体运动规律的方法,也就是动量。
这节课我们就来学习第十六章第一节实验:探究碰撞中的不变量。
师:提到碰撞现象,不但生活中到处可见,大到宏观天体之间、小到微观粒子之间也同样存在着碰撞。
2024-2025学年高中物理第16章动量守恒定律2动量和动量定理教案新人教版选修3-5
9.动量守恒的推导:动量守恒的推导可以通过系统的总动量在相互作用过程中的不变性来进行。假设系统由两个物体组成,分别为物体1和物体2,物体1的动量为p1 = m1v1,物体2的动量为p2 = m2v2。在相互作用过程中,物体1对物体2的作用力与物体2对物体1的作用力大小相等、方向相反,即F12 = -F21。根据动量定理,物体1的动量变化量为Δp1 = F12Δt,物体2的动量变化量为Δp2 = F21Δt。将两个动量变化量相加,得到系统总动量的变化量为Δp1 + Δp2 = 0,即系统总动量保持不变。
重点难点及解决办法
重点:
1.动量定理的数学表达式及含义
2.动量定理在实际问题中的应用
难点:
1.动量定理的数学推导过程
2.动量定理在复杂情境中的应用
解决办法:
1.通过物理实验和动画演示,帮助学生直观理解动量定理的物理意义,引导学生动手操作,加深对动量定理的理解。
2.分步骤讲解动量定理的数学推导过程,通过例题演示动量定理在实际问题中的应用,引导学生逐步掌握动量定理的解题方法。
3.提供丰富的练习题,涵盖不同难度的题目,让学生在练习中巩固动量定理的知识,培养学生的解题能力。
4.组织小组讨论,鼓励学生分享解题心得,培养学生的合作交流能力。
教学资源
1.软硬件资源:多媒体教室、物理实验室、计算机、投影仪、白板、教学模型等。
2.课程平台:学校教学管理系统、物理教学资源库等。
3.信息化资源:动量和动量定理相关的教学视频、动画、PPT课件、练习题等。
高中物理选修3-5知识点总结
高中物理选修3-5知识点总结
1、能量守恒定律:能量守恒是指能量在转化和传递过程中,总量保持不变。
能量守恒定律是自然界中最基本的定律之一,也是高中物理中的一个重要知识点。
2、动力学:动力学是研究物体运动状态变化的原因和规律的科学。
在高中
物理选修3-5中,主要包括牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定律、机械能守恒定律等知识点。
3、振动与波:振动与波是自然界中常见的现象,也是高中物理选修3-5中的重要知识点。
主要包括简谐振动、机械波、电磁波等知识点。
4、光学:光学是研究光的现象和性质的科学。
在高中物理选修3-5中,主要包括光的折射、反射、干涉、衍射等知识点。
5、量子物理:量子物理是研究微观领域内原子、分子等物质的运动和变化
的科学。
在高中物理选修3-5中,主要包括量子力学的基本概念和原理,如波粒二象性、不确定性原理等。
高中物理选修3-5知识点
高中物理选修3-5知识点:动量守恒定律1. 动量守恒定律:研究的对象是两个或两个以上物体组成的系统,而满足动量守恒的物理过程常常是物体间相互作用的短暂时间内发生的。
2. 动量守恒定律的条件:(1)理想守恒:系统不受外力或所受外力合力为零(不管物体间是否相互作用),此时合外力冲量为零,故系统动量守恒。
当系统存在相互作用的内力时,由牛顿第三定律得知,相互作用的内力产生的冲量,大小相等,方向相反,使得系统内相互作用的物体动量改变量大小相等,方向相反,系统总动量保持不变。
即内力只能改变系统内各物体的动量,而不能改变整个系统的总动量。
(2)近似守恒:当外力为有限量,且作用时间极短,外力的冲量近似为零,或者说外力的冲量比内力冲量小得多,可以近似认为动量守恒。
(3)单方向守恒:如果系统所受外力的矢量和不为零,而外力在某方向上分力的和为零,则系统在该方向上动量守恒。
3. 动量守恒定律应用中需注意:(1)矢量性:表达式m1v1+m2v2=中守恒式两边不仅大小相等,且方向相同,等式两边的总动量是系统内所有物体动量的矢量和。
在一维情况下,先规定正方向,再确定各已知量的正负,代入公式求解。
(2)系统性:即动量守恒是某系统内各物体的总动量保持不变。
(3)同时性:等式两边分别对应两个确定状态,每一状态下各物体的动量是同时的。
(4)相对性:表达式中的动量必须相对同一参照物(通常取地球为参照物).4. 碰撞过程是指物体间发生相互作用的时间很短,相互作用过程中的相互作用力很大,所以通常可认为发生碰撞的物体系统动量守恒。
按碰撞前后物体的动量是否在一条直线上,有正碰和斜碰之分,中学物理只研究正碰的情况;碰撞问题按性质分为三类。
(1)弹性碰撞——碰撞结束后,形变全部消失,碰撞前后系统的总动量相等,总动能不变。
例如:钢球、玻璃球、微观粒子间的碰撞。
(2)一般碰撞——碰撞结束后,形变部分消失,碰撞前后系统的总动量相等,动能有部分损失.例如:木制品、橡皮泥球的碰撞。
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物理选修3-5教案第十六章 动量和动量守恒定律16.1 动量守恒定律(一)1.动量及其变化(1)动量的定义:物体的质量与速度的乘积,称为(物体的)动量。
记为p=mv . 单位:kg ·m/s 读作“千克米每秒”。
①矢量性:动量的方向与速度方向一致。
动量的大小等于质量和速度的乘积,动量的方向与速度方向一致。
(2)动量的变化量:定义:若运动物体在某一过程的始、末动量分别为p 和p ′,则称:△p= p ′-p 为物体在该过程中的动量变化。
强调指出:动量变化△p 是矢量。
方向与速度变化量△v 相同。
一维情况下:Δp =m Δυ= m υ2- m Δυ1 矢量差2.系统 内力和外力(1)系统:相互作用的物体组成系统。
(2)内力:系统内物体相互间的作用力(3)外力:外物对系统内物体的作用力3.动量守恒定律(1)内容:一个系统不受外力或者所受外力的和为零,这个系统的总动量保持不变。
这个结论叫做动量守恒定律。
公式:m 1υ1+ m 2υ2= m 1υ1′+ m 2υ2′(2)注意点:① 研究对象:几个相互作用的物体组成的系统(如:碰撞)。
② 矢量性:以上表达式是矢量表达式,列式前应先规定正方向;③ 同一性(即所用速度都是相对同一参考系、同一时刻而言的)④ 条件:系统不受外力,或受合外力为0。
要正确区分内力和外力;当F 内>>F 外时,系统动量可视为守恒;16.2动量守恒定律(二)1.分析动量守恒定律成立条件有:答:①F 合=0(严格条件)②F 内 远大于F 外(近似条件)③某方向上合力为0,在这个方向上成立。
22112211v m v m v m v m '+'=+ 这就是动量守恒定律的表达式。
2.应用动量守恒定律解决问题的基本思路和一般方法(1)分析题意,明确研究对象。
在分析相互作用的物体总动量是否守恒时,通常把这些被研究的物体总称为系统.对于比较复杂的物理过程,要采用程序法对全过程进行分段分析,要明确在哪些阶段中,哪些物体发生相互作用,从而确定所研究的系统是由哪些物体组成的。
高中物理选修3—5知识点
物理选修3-5知识点总结一、动量守恒定律1、动量守恒定律的条件:系统所受的总冲量为零(不受力、所受外力的矢量和为零或外力的作用远小于系统内物体间的相互作用力),即系统所受外力的矢量和为零。
(碰撞、爆炸、反冲) 注意:内力的冲量对系统动量是否守恒没有影响,但可改变系统内物体的动量。
内力的冲量是系统内物体间动量传递的原因,而外力的冲量是改变系统总动量的原因。
2、动量守恒定律的表达式m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/ (规定正方向) △p1=-△p、某一方向动量守恒的条件:系统所受外力矢量和不为零,但在某一方向上的力为零,则系统在这个方向上的动量守恒。
必须注意区别总动量守恒与某一方向动量守恒。
4、碰撞(1)完全非弹性碰撞:获得共同速度,动能损失最多动量守恒,(2)弹性碰撞:动量守恒,碰撞前后动能相等;动量守恒,;动能守恒,; 特例1:A、B两物体发生弹性碰撞,设碰前A初速度为v0,B静止,则碰后速度,vB=. 特例2:对于一维弹性碰撞,若两个物体质量相等,则碰撞后两个物体互换速度(即碰后A的速度等于碰前B的速度,碰后B的速度等于碰前A的速度)(3)一般碰撞:有完整的压缩阶段,只有部分恢复阶段,动量守恒,动能减小。
5、人船模型--两个原来静止的物体(人和船)发生相互作用时,不受其它外力,对这两个物体组成的系统来说,动量守恒,且任一时刻的总动量均为零,由动量守恒定律,有mv = MV (注意:几何关系)二、量子理论的建立黑体和黑体辐射1、量子理论的建立:1900年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值ε的整数倍,这个不可再分的能量值ε叫做能量子ε= hν。
h为普朗克常数(6.63×10-34J.S)①存在饱和电流,这表明入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多;②存在遏止电压: ;③截止频率:光电子的能量与入射光的频率有关,而与入射光的强弱无关,当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应;④效应具有瞬时性:光电子的发射几乎是瞬时的,一般不超过10-9s。
高中物理 第1章 动量守恒研究 实验 验证动量守恒定律教学案 鲁科版选修3-5-鲁科版高二选修3-5
实验验证动量守恒定律一、实验目的验证碰撞中的动量守恒.二、实验原理1.质量为m1和m2的两个小球发生正碰,假设碰前m1运动,m2静止,根据动量守恒定律应有:m1v1=m1v1′+m2v2′.2.因小球从斜槽上滚下后做平抛运动,由平抛运动知识可知,只要小球下落的高度相同,在落地前运动的时间就相同.那么小球的水平速度假设用飞行时间作时间单位,在数值上就等于小球飞出的水平距离.所以只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离,代入公式,即m1OP=m1OM+m2ON.假设在实验误差允许X围内成立,就验证了两小球组成的系统碰撞前后总动量守恒.式中OP、OM和ON的意义如下图.三、实验器材斜槽,大小相等质量不同的小钢球两个,重垂线一条,白纸,复写纸,天平一台,刻度尺,圆规,三角板.四、实验步骤1.用天平测出两小球的质量,并选定质量大的小球为碰撞球.2.按照图所示安装实验装置,调整固定斜槽,调整时应使斜槽末端水平.3.白纸在下,复写纸在上且在适当位置铺放好,记下重垂线所指的位置O.4.不放被碰小球,让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下,重复10次,用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面.圆心P就是小球落点的平均位置.5.把被碰小球放在槽口上,让入射小球从斜槽同一高度自由滚下,使它们发生碰撞,重复实验10次.用步骤4的方法,标出碰后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N,如下图.6.连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度,将测量数据填入表中,最后代入m1OP=m1OM +m2ON,看在误差允许的X围内是否成立.五、须知1.斜槽轨道末端的切线必须水平,判断是否水平的方法是将小球放在斜槽轨道平直部分任一位置,假设小球均能保持静止,那么说明斜槽末端已水平.2.入射小球每次都必须从斜槽轨道同一位置由静止释放,可在斜槽适当高度处固定一挡板,使小球靠着挡板,然后释放小球.3.入射球的质量应大于被碰球的质量.4.实验过程中确保实验桌、斜槽、记录所用的白纸的位置要始终保持不变.5.在计算时一定要注意m1、m2与OP、OM和ON的对应关系.6.应尽可能的在斜槽较高的地方由静止释放入射小球.六、误差分析1.小球落点位置确定的是否准确是产生误差的一个原因,因此在确定落点位置时,应严格按步骤中的4、5去做.2.入射小球每次是否从同一高度无初速度滑下是产生误差的另一原因.3.两球的碰撞假设不是对心正碰那么会产生误差.4.线段长度的测量产生误差.5.入射小球释放的高度太低,两球碰撞时内力较小也会产生误差.实验的操作与数据处理如图,用“碰撞实验器〞可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系.(1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通过仅测量________(填选项前的序号),间接地解决这个问题.A .小球开始释放高度hB .小球抛出点距地面的高度HC .小球做平抛运动的射程(2)图中O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影.实验时,先让入射球m 1多次从斜轨上S 位置静止释放,找到其平均落地点的位置P ,测量平抛射程OP .然后,把被碰小球m 2静置于轨道的水平部分,再将入射球m 1从斜轨上S 位置静止释放,与小球m 2相碰,并多次重复.接下来要完成的必要步骤是________.(填选项前的符号)A .用天平测量两个小球的质量m 1、m 2B .测量小球m 1开始释放的高度hC .测量抛出点距地面的高度HD .分别找到m 1、m 2相碰后平均落地点的位置M 、NE .测量平抛射程OM 、ON(3)假设两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为______________________________(用(2)中测量的量表示);假设碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为________________(用(2)中测量的量表示).(4)经测定,m 1=45.0 g ,m 2=7.5 g ,小球落地点的平均位置距O 点的距离如下图.碰撞前、后m 1的动量分别为p 1与p 1′,那么p 1∶p 1′=________∶11;假设碰撞结束时m 2的动量为p 2′,那么p 1′∶ p 2′=11∶________.实验结果说明,碰撞前、后总动量的比值p 1p 1′+p 2′为________. (5)有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其他条件不变,可以使被碰小球做平抛运动的射程增大,请你用(4)中的数据,分析和计算出被碰小球m 2平抛运动射程ON 的最大值为________cm .[思路点拨] 此题可根据平抛运动、能量守恒定律等知识求解.[解析] (1)该实验是验证动量守恒定律,也就是验证两球碰撞前后动量是否相等,即验证m 1v 1=m 1v 1′+m 2v 2′,由题图中装置可以看出,不放被碰小球m 2时,m 1从抛出点下落高度与放上m 2两球相碰后下落的高度H 相同,即在空中做平抛运动的下落时间t 相同,故有v 1=OP t ,v 1′=OM t ,v 2′=ON t,代入m 1v 1=m 1v 1′+m 2v 2′,可得m 1·OP =m 1·OM +m 2·ON ,只需验证该式成立即可,在实验中不需测出速度,只需测出小球做平抛运动的水平位移即可. (2)需先找出落地点才能测量小球的水平位移,测量小球的质量无先后之分. (3)假设是弹性碰撞,还应满足能量守恒, 即12m 1v 21=12m 1v 1′2+12m 2v 2′2, 即m 1·OP 2=m 1·OM 2+m 2·ON 2.(4)p 1p 1′=m 1·OP m 1·OM =OP OM =44.835.2=14∶11. p 1′p 2′=m 1·OM m 2·ON =45.0×35.207.5×55.68=11∶2.9. p 1p 1′+p 2′=m 1·OP m 1·OM +m 2·ON=45.0×44.8045.0×35.20+7.5×55.68≈1(1~1.01均可). (5)当两球发生弹性碰撞时,碰后m 2的速度最大,射程最大,由m 1·OP =m 1·OM +m 2·ON 与m 1·OP 2=m 1·OM 2+m 2·ON 2可解出ON 的最大值为76.8 cm .[答案] (1)C (2)ADE 或DEA 或DAE(3)m 1·OM +m 2·ON =m 1·OPm 1·OM 2+m 2·ON 2=m 1·OP 2 (4)14 2.9 1(1~1.01均可)(5)76.8实验的改进与创新如下图为气垫导轨上两个滑块A 、B 相互作用后运动过程的频闪照片,频闪的频率为10 Hz .开始时两个滑块静止,它们之间有一根被压缩的轻弹簧,滑块用绳子连接,绳子烧断后,两个滑块向相反方向运动.滑块A 、B 的质量分别为200 g 、300 g ,根据照片记录的信息,A 、B 离开弹簧后,A 滑块做________运动,其速度大小为________m /s ,本实验中得出的结论是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.[解析] 由题图可知,A 、B 离开弹簧后,均做匀速直线运动,开始时v A =0,v B =0,A 、B 被弹开后,v A ′=0.09 m /s ,v B ′=0.06 m /s ,m A v A ′=0.2×0.09 kg ·m /s =0.018 kg ·m /sm B v B ′=0.3×0.06 kg ·m /s =0.018 kg ·m /s 由此可得:m A v A ′=m B v B ′,即0=m B v B ′-m A v A ′结论:两滑块组成的系统在相互作用过程中质量与速度乘积的矢量和守恒.[答案] 匀速直线 0.09 两滑块组成的系统在相互作用过程中质量与速度乘积的矢量和守恒1.(多项选择)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中,哪些因素可导致实验误差( )A .导轨安放不水平B .小车上挡光板倾斜C .两小车质量不相等D .两小车碰后连在一起解析:选AB .选项A 中,导轨不水平,小车速度将受重力的影响,从而导致实验误差;选项B 中,挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移,使计算速度出现误差,所以答案应为A 、B .2.(多项选择)在做利用悬线悬挂等大的小球探究碰撞中的不变量的实验中,以下说法正确的选项是( )A .悬挂两球的细线长度要适当且等长B .由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C .两小球必须都是刚性球且质量相同D .两小球碰后可以粘合在一起共同运动解析:选ABD .两线等长能保证两球正碰,也就是对心碰撞,以减小实验误差,所以A正确.由于计算碰撞前速度时用到了mgh =12mv 2-0,即初速度为0时碰前的速度为v =2gh ,B 正确.本实验中对小球的材质性能无要求,C 错误.两球正碰后,有各种运动情况,所以D 正确.3.(多项选择)在用打点计时器做“探究碰撞中的不变量〞实验时,以下哪些操作是正确的( )A .相互作用的两车上,一个装上撞针,一个装上橡皮泥,是为了改变两车的质量B .相互作用的两车上,一个装上撞针,一个装上橡皮泥,是为了碰撞后粘在一起C .先接通打点计时器的电源,再释放拖动纸带的小车D .先释放拖动纸带的小车,再接通打点计时器的电源 解析:选BC .车的质量可以用天平测量,没有必要一个用撞针而另一个用橡皮泥配重.这样做的目的是为了碰撞后两车粘在一起有共同速度,选项B 正确;打点计时器的使用原那么是先接通电源,C 项正确.4.在利用平抛运动做“探究碰撞中的不变量〞实验中,安装斜槽轨道时,应让斜槽末端的切线保持水平,这样做的目的是( )A .入射球得到较大的速度B .入射球与被碰球对心碰撞后速度均为水平方向C .入射球与被碰球碰撞时动能无损失D .入射球与被碰球碰撞后均能从同一高度飞出解析:选B .实验中小球能水平飞出是实验成功的关键,只有这样才能使两个小球在空中运动时间相等.5.“探究碰撞中的不变量〞的实验中,入射小球质量m 1=15 g ,原来静止的被碰小球质量m 2=10 g ,由实验测得它们在碰撞前后的x -t 图象如下图,由图可知,入射小球碰撞前的m 1v 1是________,入射小球碰撞后的m 1v ′1是________,被碰小球碰撞后的m 2v ′2是________.由此得出结论________________________________________________________________________.解析:由题图可知碰撞前m 1的速度大小v 1=0.20.2m/s =1 m/s 故碰撞前的m 1v 1=0.015×1 kg ·m/s =0.015 kg ·m/s碰撞后m 1的速度大小v ′1=0.3-0.20.4-0.2m/s =0.5 m/s m 2的速度大小v ′2=0.35-0.20.4-0.2m/s =0.75 m/s 故m 1v ′1=0.015×0.5 kg ·m/s =0.007 5 kg ·m/sm2v′2=0.01×0.75 kg·m/s=0.007 5 kg·m/s可知m1v1=m1v′1+m2v′2.答案:0.015 kg·m/s 0.007 5 kg·m/s0.007 5 kg·m/s 碰撞中mv的矢量和是守恒的量6.用如下图的装置可以完成“探究碰撞中的不变量〞实验.(1)假设实验中选取的A、B两球半径相同,为了使A、B发生一维碰撞,应使两球悬线长度________,悬点O1、O2之间的距离等于________.(2)假设A、B两球的半径不相同,利用本装置能否完成实验?如果你认为能完成,请说明如何调节?解析:(1)为了保证一维碰撞,碰撞点应与两球在同一条水平线上.故两球悬线长度相等,O1、O2之间的距离等于球的直径.(2)如果两球的半径不相等,也可完成实验.调整装置时,应使O1、O2之间的距离等于两球的半径之和,两球静止时,球心在同一水平高度上.答案:(1)相等球的直径(2)见解析7.把两个大小相同、质量不等的金属球用细线连接起来,中间夹一被压缩了的轻弹簧,置于摩擦可以忽略不计的水平桌面上,如下图,现烧断细线,观察两球的运动情况,进行必要的测量,探究物体间发生相互作用时的不变量.测量过程中:(1)还必须添加的器材有________________________________________________________________________.(2)需直接测量的数据是________________________________________________________________________.解析:两球被弹开后,分别以不同的速度离开桌面做平抛运动,两球做平抛运动的时间相等,均为t=2hg(h为桌面离地的高度).根据平抛运动规律,由两球落地点距抛出点的水平距离x=v·t,知两物体水平速度之比等于它们的射程之比,即v1∶v2=x1∶x2,因此本实验中只需测量x1、x2即可.测量x1、x2时需准确记下两球落地点的位置,故需要直尺、纸、复写纸、图钉、细线、铅锤和木板等.假设要探究m1x1=m2x2或m1x21=m2x22或x1m1=x2m2是否成立,还需要用天平测量两球的质量m1、m2.答案:(1)直尺、纸、复写纸、图钉、细线、铅锤、木板、天平(2)两球的质量m1、m2以及它们做平抛运动的射程x1、x28.某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验:在小车甲的前端粘有橡皮泥,推动小车甲使之做匀速直线运动.然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体,而后两车继续做匀速直线运动,他设计的具体装置如下图.在小车甲后连着纸带,打点计时器打点频率为50 Hz,长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.(1)假设已得到打点纸带如下图,并测得各计数点间距并标在图上,A为运动起始的第一点,那么应选________段计算小车甲的碰前速度,应选________段来计算小车甲和乙碰后的共同速度(以上两空选填“AB〞“BC〞“CD〞或“DE〞).(2)已测得小车甲的质量m甲=0.40 kg,小车乙的质量m乙=0.20 kg,由以上测量结果可得:碰前m甲v甲+m乙v乙=________kg·m/s;碰后m甲v′甲+m乙v′乙=________kg·m/s.(3)通过计算得出的结论是什么?________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 解析:(1)观察打点计时器打出的纸带,点迹均匀的阶段BC应为小车甲与乙碰前的阶段,CD段点迹不均匀,故CD应为碰撞阶段,甲、乙碰撞后一起匀速直线运动,打出间距均匀的点,故应选DE段计算碰后共同的速度.(2)v甲=BCΔt=1.05 m/s,v′=DEΔt=0.695 m/sm甲v甲+m乙v乙=0.420 kg·m/s碰后m甲v′甲+m乙v′乙=(m甲+m乙)v′=0.60×0.695 kg·m/s=0.417 kg·m/s.(3)在误差允许X围内,碰撞前后两个小车的mv之和是相等的.答案:(1)BCDE(2)0.420 0.417(3)在误差允许X围内,碰撞前后两个小车的mv之和是相等的。
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高中物理动量动量守恒动量、冲量和动量定理第1课1、动量:运动物体的质量和速度的乘积叫做动量.是矢量,方向与速度方向相同;动量的合成与分解,按平行四边形法则、三角形法则.是状态量;通常说物体的动量是指运动物体某一时刻的动量,计算物体此时的动量应取这一时刻的瞬时速度。
是相对量;物体的动量亦与参照物的选取有关,常情况下,指相对地面的动量。
单位是kg·m/s;2、动量和动能的区别和联系①动量的大小与速度大小成正比,动能的大小与速度的大小平方成正比。
即动量相同而质量不同的物体,其动能不同;动能相同而质量不同的物体其动量不同。
②动量是矢量,而动能是标量。
因此,物体的动量变化时,其动能不一定变化;而物体的动能变化时,其动量一定变化。
③因动量是矢量,故引起动量变化的原因也是矢量,即物体受到外力的冲量;动能是标量,引起动能变化的原因亦是标量,即外力对物体做功。
④动量和动能都与物体的质量和速度有关,两者从不同的角度描述了运动物体的特性,且二者大小间存在关系式:P2=2mE k3、动量的变化及其计算方法动量的变化是指物体末态的动量减去初态的动量,是矢量,对应于某一过程(或某一段时间),是一个非常重要的物理量,其计算方法:(1)ΔP=P t一P0,主要计算P0、P t在一条直线上的情况。
(2)利用动量定理ΔP=F·t,通常用来解决P0、P t;不在一条直线上或F为恒力的情况。
二、冲量1、冲量:力和力的作用时间的乘积叫做该力的冲量.是矢量,如果在力的作用时间内,力的方向不变,则力的方向就是冲量的方向;冲量的合成与分解,按平行四边形法则与三角形法则.冲量不仅由力的决定,还由力的作用时间决定。
而力和时间都跟参照物的选择无关,所以力的冲量也与参照物的选择无关。
单位是N·s;2、冲量的计算方法(1)I=F·t.采用定义式直接计算、主要解决恒力的冲量计算问题。
(2)利用动量定理Ft=ΔP.主要解决变力的冲量计算问题,但要注意上式中F为合外力(或某一方向上的合外力)。
三、动量定理1、动量定理:物体受到合外力的冲量等于物体动量的变化.Ft=mv/一mv或Ft=p/-p;该定理由牛顿第二定律推导出来:(质点m在短时间Δt内受合力为F合,合力的冲量是F合Δt;质点的初、未动量是mv0、mv t,动量的变化量是ΔP=Δ(mv)=mv t-mv0.根据动量定理得:F合=Δ(mv)/Δt)2.单位:牛·秒与千克米/秒统一:l千克米/秒=1千克米/秒2·秒=牛·秒;3.理解:(1)上式中F为研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力。
(2)动量定理中的冲量和动量都是矢量。
定理的表达式为一矢量式,等号的两边不但大小相同,而且方向相同,在高中阶段,动量定理的应用只限于一维的情况。
这时可规定一个正方向,注意力和速度的正负,这样就把大量运算转化为代数运算。
(3)动量定理的研究对象一般是单个质点。
求变力的冲量时,可借助动量定理求,不可直接用冲量定义式.4.应用动量定理的思路:(1)明确研究对象和受力的时间(明确质量m 和时间t );(2)分析对象受力和对象初、末速度(明确冲量I 合,和初、未动量P 0,P t );(3)规定正方向,目的是将矢量运算转化为代数运算;(4)根据动量定理列方程(5)解方程。
四、动量定理应用的注意事项1.动量定理的研究对象是单个物体或可看作单个物体的系统,当研究对象为物体系时,物体系的总动量的增量等于相应时间内物体系所受外力的合力的冲量,所谓物体系总动量的增量是指系统内各个的体动量变化量的矢量和。
而物体系所受的合外力的冲量是把系统内各个物体所受的一切外力的冲量的矢量和。
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 则是合外力对作用时间的平均值。
3.动量定理公式中的Δ(mv )是研究对象的动量的增量,是过程终态的动量减去过程始态的动量(要考虑方向),切不能颠倒始、终态的顺序。
4.动量定理公式中的等号表明合外力的冲量与研究对象的动量增量的数值相等,方向一致,单位相同。
但考生不能认为合外力的冲量就是动量的增量,合外力的冲量是导致研究对象运动改变的外因,而动量的增量却是研究对象受外部冲量作用后的必然结果。
5.用动量定理解题,只能选取地球或相对地球做匀速直线运动的物体做参照物。
忽视冲量和动量的方向性,造成I 与P 正负取值的混乱,或忽视动量的相对性,选取相对地球做变速运动的物体做参照物,是解题错误的常见情况。
规律方法1、冲量和动量变化量的计算【例1】如图所示,倾角为α的光滑斜面,长为s ,一个质量为m 的物体自A 点从静止滑下,在由A 到B 的过程中,斜面对物体的冲量大小是 ,重力冲量的大小是 。
物体受到的冲量大小是 (斜面固定不动).解析:该题应用冲量的定义来求解.物体沿光滑料面下滑,加速度a=gsinα,滑到底端所用时间,由s=½at 2,可知t=a s /2=αsin /2g s由冲量的定义式I N =Nt=mgcosααcos /2g s , I G =mgt=mg αsin /2g sI 合=F 合t =mgsinααsin /2g s点评:对力的冲量计算,学生比较习惯按做功的方法求,如I F 易算为Fcosθt,而实际为Ft ,对支持力、重力的冲量通常因为与位移垂直而认为是零。
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。
对动量变化量,分不清应该用那个力的冲量来计算,实际只要求出合外力的冲量就可以了。
【例2】一单摆摆球质量m=0.2kg ,摆长l=0.5m .今将摆球拉高与竖直方向成50角处由静止释放,求摆球运动至平衡位置过程中重力的冲量和合力的冲量.(g =10 m /s 2) 解析:摆球重力为恒力,且时间t 为单摆周期的1/4,即t=T/4=gl 2π.所以I G =mg g l 2π=0.2×10×105.02π≈0.69 N·s 摆球所受合力为变力,不能直接用公式I =Ft 计算,只能应用动量定理求之: F 合t =Δmv=m ()θcos 12-gl ≈0.039 N·s答案:0.69 N·S;0.039 N·S说明:(1)注意区别所求的是某一力的冲量还是合外力的冲量.(2)恒力的冲量一般直接由I =Ft 求,变力的冲量一般由I =ΔP 求.【例3】以初速度v 水平抛出一质量为m 的石块,不计空气阻力,则对石块在空中运动过程中的下列各物理量的判断正确的是( )A.在两个相等的时间间隔内,石块受到的冲量相同B.在两个相等的时间间隔内,石块动量的增量相同C.在两个下落高度相同的过程中,石块动量的增量相同D.在两个下落高度相同的过程中,石块动能的增量相同解析:不计空气阻力,石块只受重力的冲量,无论路程怎样,两个过程的时间相同,重力的冲量就相同,A 正确。
据动量定理,物体动量的增量等于它受到的冲量,由于在两个相等的时间间隔内,石块受到重力的冲量相同,所以动量的增量必然相同,B 正确。
由于石块下落时在竖直分方向上是作加速运动,两个下落高度相同的过程所用时间不同,所受重力的冲量就不同,因而动量的增量不同,C 错。
据动能定理,外力对物体所做的功等于物体动能的增量,石块只受重力作用,在重力的方向上位移相同,重力功就相同,因此动能增量就相同,D 正确。
答案:ABD 。
2、动量定理的初步应用【例4】如图所示,质量为2kg 的物体,放在水平面上,受到水平拉力F =4N的作用,由静止开始运动,经过1s 撤去F ,又经过1s 物体停止,求物体与水平面间的动摩擦因数。
解析:在水平面上物体受力分析如图所示,据题意物体的运动分为两个阶段,第一阶段水平方向受拉力F 和摩擦力f 的作用,历时t 1=1s;第二阶段撤去F 后只受摩擦力f 的作用又历时t 2=ls.全过程初始速度为0,全过程结束时末速度也为0,所以总动量的增量为0.应用动量定理可列式:Ft l 一f(t l 十t 2)=0其中摩擦力f =μN=μmg由以上两式得:()112410.12102Ft mg t t μ⨯===+⨯⨯ 注意:应用动量定理公式I =mv 2一mv l 时,不要把公式左边的冲量单纯理解为合外力的冲量,可以进一步理解为“外力冲量的矢量和”,这样就对全过程应用一次动量定理就可以解决问题而使思路和解题过程简化。
【例5】质量为m=2kg 的小球,从离地面h 1=5 m 高处自由下落,球和地面相碰后又反弹至h 2=3.2 m 高处,已知上述过程经历的时间t=1.9s ,求地面和小球间的平均弹力是多大? 解析:小球下落时是自由落体运动,下落时间和落地时末速不难求出,反跳后作竖直上抛运动,上升时间和上抛的初速度也能求出,和地面作用的时间为由总时间和下落与上升的时间差,用动量定理就能求出地面的作用力。
落地时速度:112210510/v gh m s ==⨯⨯=,下落所用时间:11252110h t s g ⨯=== 反弹后上升初速度:222210 3.28/v gh m s ==⨯⨯=,反弹后上升时间:222 3.220.810h t s g ⨯=== 对球和地面碰撞过程用动量定理,设向上方向为正:(F 一mg )(t 一t 1一t 2)=mv 2一(一mv I )()()121221082103801.910.8m v v F mg N t t t +⨯+=+=+⨯=----【例6】如图所示,A 、B 经细绳相连挂在弹簧下静止不动,A 的质量为m ,B 的质量为M ,当A 、B 间绳突然断开物体A 上升到某位置时速度为v ,这时B 下落速度为u ,在这段时间内弹簧弹力对物体A 的冲量为解析:把AB 作为一个整体应用动量定理得:(F -Mg-mg)t=mv +(-Mu)分别对A 、B 应用动量定理得:(F -mg )t=mv ,-Mgt=-Mu代入上式得I=Ft=mv +mgt=mv +mu=m (v +u )【例7】人从高处跳到低处时,为了延长碰撞时间,保护身体不受伤,脚着地后便自然地下蹲.(1)人的这种能力是A .应激性;B .反射;C .条件反射;D .非条件反射(2)某质量为50kg 的飞行员,从5 m 高的训练台上跳下,从脚着地到完全蹲下的时间约为1s ,则地面对他的作用力为多大?(g =10m /s 2)(3)假如该飞行员因心理紧张,脚着地后未下蹲,他和地碰撞的时间为0.01s ,则此时地对人的力又是多大?解析:(1)B 、D 正确 (2)下落 5m 时速度v t =gh 2=10m /s由动量定理得(F l -mg )t 1=mv F 1=mv/t 1+mg =1×103N(3)由动量定理得(F 2一mg )t 2=mv F 2=mv/t 2+mg =5.05×104N【例8】据报道,一辆轿车在高速强行超车时,与迎面驰来的另一辆轿车相撞,两车身因碰撞挤压,皆缩短了约0.5m,据测算相撞时两车的速度均为109km/s,试求碰撞过程中车内质量60kg 的人受到的平均冲击力约为多少?解析:两车相碰时认为人与车一起做匀减速运动直到停止,此过程位移为0.5m,设人随车做匀减速运动的时间为t,已知v 0≈30m/s,由00220.5123030v s s t t s v ⨯====得 根据动量定理有Ft=mv 0,解得F=5.4×104N【例9】滑块A 和B 用轻细绳连接在一起后放在水平桌面上,水平恒力F 作用在B 上,使A 、B 一起由静止开始沿水平桌面滑动,已知滑块A 、B 与水平桌面间的滑动摩擦因数μ,力F 作用t 秒后,A 、B 间连线断开,此后力F 仍作用于B ,试求:滑块A 刚刚停住时,滑块B 的速度多大?滑块A 、B 的质量分别为m A 、m B解析:(1)取滑块A 、B 为研究对象,研究A 、B 整体做加速运动的过程,根据动量定理,有:[F -μ(m A +m B )g]t =(m A +m B )V -0.由此可知A 、B 之间连线断开时,A 、B 的速度为V=[F -μ(m A +m B )g]t/(m A +m B )(2)研究滑块A 作匀减速运动过程,根据动量定理有:-μm A gt /=0-m A V将V 代入上式,可求得滑块A 作匀减速滑行时间为:t /=g V μ=()BA B A gm gm t g m m F μμμ++-][ (3)研究滑块A 、B 整体.研究从力F 作用开始直至A 停住的全过程.此过程中物体系统始终受到力F 及摩擦力的冲量,根据动量定理,有[F -μ(m A +m B )g](t +t /)=m B v B将t /代人上式,可求出滑块A 刚停住时滑块BR 的速度为v B =()()g m m m Ft g m m F B A B B A ++-μμ][ 【例10】质量为M 的金属块和质量为m 的木块用细线连在一起,在水中以加速度a 下沉,不计水的阻力。