动量高中全题型归纳(全)
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一、 动量与冲量
1、动量:运动物体的质量和速度的乘积叫做动量. 矢量性:方向与速度方向相同;
瞬时性:通常说物体的动量是指运动物体某一时刻的动量,计算动量应取这一时刻的瞬时速度。 相对性:物体的动量亦与参照物的选取有关,通常情况 下,指相对地面的动量。 2、动量、速度和动能的区别和联系
动量、速度和动能是从不同角度描述物体运动状态的物理量。速度描述物体运动的快慢和方向;动能描述运动物体具有的能量(做功本领);动量描述运动物体的机械效果和方向。
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。
②速度和动量是矢量,且物体动量的方向与物体速度的方向总是相同的;而动能是标量。
③速度变化的原因是物体受到的合外力;动量变化的原因是外力对物体的合冲量;动能变化的原因是外力对物体做的总功。 3、动量的变化
动量是矢量,当初态动量和末态动量不在一条直线上时,动量变化由平行四边形法则进行运算.动量变化的方向与速度的改变量Δv 的方向相同.当初、末动量在一直线上时通过选定正方向,动量的变化可简化为带有正、负号的代数运算。 题型1:关于动量变化量的矢量求解
例1.质量m=5kg 的质点以速率v =2m/s绕圆心O 做匀速圆周运动,如图所示,
(1)、小球由A到B转过1/4圆周的过程中,动量变化量的大小为__________,方向为__________。 (2)、若从A 到C 转过半个圆周的过程中,动量变化量的大小为__________,方向为_________________。 2在距地面高为h,同时以相等初速V 0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△P,有[ ] A.平抛过程较大 B.竖直上抛过程较大 C.竖直下抛过程较大 D .三者一样大
4、冲量:某个力与其作用时间的乘积称为该力的冲量。 矢量性:对于恒力的冲量来说,其方向就是该力的方向;
时间性:由于冲量跟力的作用时间有关,所以冲量是一个过程量。
绝对性:由于力和时间都跟参考系的选择无关,所以力的冲量也与参考系的选择无关 。
(3)意义:冲量是力对时间的累积效应。合外力作用结果是使物体获得加速度;合外力的时间累积效果(冲量)是使物体的动量发生变化;合外力的空间累积效果(功)是使物体的动能发生变化。 三、动量定理
(1)表述:物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化
I=ΔP
∑F·Δt = mv ′- mv = Δp
(2)动量定理的推导:
动量定理实际上是在牛顿第二定律的基础上导出的。 由牛顿第二定律 F合=ma 动量定理:F 合△t=mv 2-mv1 也可以说动量定理是牛顿第二定律的一个变形。
(3)动量定理的意义:
①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。 ②实际上现代物理学把力定义为物体动量的变化率。
∑ F=Δp/Δt (这也是牛顿第二定律的动量形式)
③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决定其正负。
p p p t -=∆t
v v a ∆-=12
(4)动量定理的特点:
①矢量性:合外力的冲量∑F·Δt与动量的变化量Δp均为矢量,规定正方向后,在一条直线上矢量运算变为代数运算;
②独立性:某方向的冲量只改变该方向上物体的动量。
③广泛性:动量定理不仅适用于恒力,而且也适用于随时间而变化的力.对于变力,动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值;不仅适用于单个物体,而且也适用于物体系统。
(2)点与牛顿第二定律的特点一样,但它比牛顿第二定律的应用更广。
题型2:冲量的计算
(1)恒力的冲量计算
【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).
2.放在水平地面上的物体质量为m,用一个大小为F的水平恒力推它,物体始终不动,那么在F作用的t
时间内,推力F对物体的冲量大小为 ;若推力F的方向变为与水平方向成θ角斜向下推物体,其余条件不变,则力F的冲量大小又变为多少?物体所受的合力冲量大小为多少?
3.质量为m的小滑块沿倾角为α的斜面向上滑动,经t1时间到达最高点继而下滑,又经t2时间回到原出发点。设物体与斜面间的动摩擦因数为μ,则在总个上升和下降过程中,重力对滑块的冲量为,摩擦力冲量大小为。
(2)变力冲量求解方法
例1.摆长为l、摆球质量为m的单摆在做最大摆角θ<5°的自由摆动,则在从最高点摆到最低点的过程中( )
A.摆线拉力的冲量为零
B.摆球重力的冲量为
C.摆球重力的冲量为零
D.摆球合外力的冲量为零
2.一个质量为0.3kg的小球,在光滑水平面上以6m/s的速度垂直撞到墙上,碰撞后小球沿相反方向运动,反弹后的速度大小为4m/s。则碰撞前后墙对小球的冲量大小I及碰撞过程中墙对小球做的功W分别为ﻩ( )
A.I= 3 kg·m/sW = -3 Jﻩ
B.I= 0.6 kg·m/sW=-3 J
C.I= 3 kg·m/s W = 7.8 J ﻩ
D.I=0.6 kg·m/sW = 3 J
(3)对于力与时间成比例关系的变力用图像求解冲量
例.用电钻给建筑物钻孔时,钻头所受阻力与深度成正比,若钻头匀速钻进第1s内阻力的冲量为100N.s,求5s内阻力的冲量.
分析:用F--t图像求变力的冲量与用F—s图像求变力的功,方法如出一辙.都是通过图线与坐标轴所围成的面积来求解.所不同的是冲量是矢量,面积在横轴上方(下方)表示冲量的方向为正方向(负方向).而功是标量,面积在横轴上方(下方)表示正功(负功).题型3:定量定理的简单应用
步骤:(1)明确研究物体和选取初末状态(初末状态的选择要满足力作用的时间和初末速度具有可求性)
(2)分析物体在初末状态经历的几个过程,对每个过程进行受力分析,并且找到每个力作用的时间
(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。
例1.、质量为100g的皮球从离地5m处自由落下,它在第1s内动量变化大小和_______方向_______。若皮球触地后反弹到离地3.2m处时速度变为零,皮球与地碰撞过程中动量变化的大小为_______,方向ﻩ_______。(g取10m/s2)
2.从距地面相同的高度处以相同的速率抛出质量相等的A、B两球,A竖直上抛,B竖直下抛,当两球分别落地时:( )
A.两球的动量变化和落地时的动量都相同
B.两球的动量变化和落地时的动量都不相同
C.两球的动量变化相同,但落地时的动量不相同
D.两球的动量变化不相同,但落地时的动量相同