高考物理創(chuàng)新方案 （人教） 沖量動(dòng)量動(dòng)量定理

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歡迎進(jìn)入物理課堂 沖量動(dòng)量動(dòng)量定理 1 動(dòng)量 動(dòng)量定理 2 動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用 3 彈性碰撞與非彈性碰撞 1 從近幾年的高考試題來看 考查的熱點(diǎn)有 1 動(dòng)量 沖量 動(dòng)量定理的理解應(yīng)用 2 動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用 3 動(dòng)量與能量綜合問題的分析 考查的題型多樣 2 在將來的高考中 仍會(huì)體現(xiàn)上述特征 尤其是動(dòng)量守恒的應(yīng)用 動(dòng)量與能量相結(jié)合的問題更是考查的重點(diǎn)和難點(diǎn) 同時(shí)考題中常對(duì)數(shù)學(xué)推導(dǎo) 歸納能力有較高的要求 3 在復(fù)習(xí)中 物理量及規(guī)律的矢量性是本章的核心 要抓住矢量性這條主線展開復(fù)習(xí) 從物理方法上看 要注意培養(yǎng)學(xué)生的建模能力 如 人船模型 碰撞模型 重點(diǎn)是一靜一動(dòng) 子彈打木塊模型等 彈簧問題和多個(gè)物理相互作用過程的選取也應(yīng)強(qiáng)化復(fù)習(xí) 從知識(shí)上看 動(dòng)量守恒與帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)也不容忽視 動(dòng)量 動(dòng)量 一 沖量1 定義 力和力的的乘積 2 表達(dá)式 I Ft 單位 牛秒 N s 3 物理意義 表示力對(duì)的積累 4 作用效果 使物體的發(fā)生變化 作用時(shí)間 時(shí)間 動(dòng)量 5 沖量的幾個(gè)性質(zhì) 1 時(shí)間性 沖量是在時(shí)間上的積累 討論沖量一定要明確是哪個(gè)力在哪段時(shí)間上的沖量 即沖量是過程量 2 矢量性 當(dāng)力F為恒力時(shí) 沖量I的方向與力F的方向 當(dāng)力F為變力時(shí) I的方向由的方向確定 3 絕對(duì)性 只要有力的作用就存在沖量 恒定作用力的沖量不會(huì)為零 合力的沖量可能為零 變力的沖量也可能為零 力 相同 動(dòng)量的變化量 特別提醒 由于力和時(shí)間都與參考系無關(guān) 所以沖量也與參考系無關(guān) 二 動(dòng)量1 定義 物體的和的乘積 2 表達(dá)式 p 單位 千克米每秒 kg m s 質(zhì)量 速度 mv 3 動(dòng)量 動(dòng)能 動(dòng)量變化量的比較 特別提醒 1 動(dòng)量 動(dòng)能都具有相對(duì)性 它的大小與參考系的選取有關(guān) 但動(dòng)量變化量與參考系的選取無關(guān) 2 用 p p p計(jì)算一維情況的動(dòng)量變化量時(shí) 可規(guī)定正方向后 簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算 得到的 p的正負(fù)說明其方向與正方向相同或相反 三 動(dòng)量定理1 內(nèi)容 物體所受合力的沖量等于物體的 2 表達(dá)式 Ft p p mv mv3 對(duì)動(dòng)量定理的理解 1 矢量性 動(dòng)量變化量的方向與合外力沖量的方向 2 因果關(guān)系 的沖量是引起物體動(dòng)量變化的原因 動(dòng)量變化 相同 合外力 1 如圖12 1 1所示 質(zhì)量為m的物體 在跟水平方向成 角的力F作用下 以速度v勻速前進(jìn)t秒鐘 則物體在這段時(shí)間內(nèi)受到力F的沖量與合圖12 1 1外力的沖量各為 A Ft Ftcos B Ftsin Ftcos C Ft Ftsin D Ft 0 解析 力F的沖量就是F與作用時(shí)間的乘積IF F t 物體以速度v勻速前進(jìn) 所受合力為零 合力的沖量也為零 故選項(xiàng)D正確 答案 D 2 2011 貴港模擬 物體動(dòng)量變化量的大小為5kg m s 這說明 A 物體的動(dòng)量在減小B 物體的動(dòng)量在增大C 物體的動(dòng)量大小也可能不變D 物體的動(dòng)量大小一定變化 解析 動(dòng)量是矢量 動(dòng)量變化了5kg m s 物體動(dòng)量的大小可以在增加 也可以在減小 還可能不變 如物體以大小為5kg m s的動(dòng)量做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) 物體的動(dòng)量大小保持不變 當(dāng)末動(dòng)量方向與初動(dòng)量方向間的夾角為60 時(shí) 物體的動(dòng)量變化量的大小為5kg m s 則選C 答案 C 3 如圖12 1 2描述的是豎直上拋物體的動(dòng)量增量隨時(shí)間變化的曲線和動(dòng)量變化率隨時(shí)間變化的曲線 若不計(jì)空氣阻力 取豎直向上為正方向 那么正確的是 圖12 1 2 解析 豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體只受重力作用 由動(dòng)量定理有mg t p 變形后有 mg 答案 C 4 籃球運(yùn)動(dòng)員通常要伸出兩臂迎接傳來的籃球 接球時(shí) 兩臂隨球迅速收縮至胸前 這樣做可以 A 減小球?qū)κ值臎_量B 減小球?qū)θ说臎_擊力C 減小球的動(dòng)量變化量D 減小球的動(dòng)能變化量 解析 根據(jù)動(dòng)量定理得Ft p 接球時(shí) 兩臂隨球迅速收縮至胸前 因動(dòng)量的改變量不變 延長(zhǎng)了作用時(shí)間 所以球?qū)θ说臎_擊力減小 故選項(xiàng)B是正確的 答案 B 5 據(jù)報(bào)道 一輛轎車在高速強(qiáng)行超車時(shí) 與迎面馳來的另一輛轎車相撞 兩車身因碰撞擠壓 皆縮短了約0 5m 據(jù)測(cè)算相撞時(shí)兩車的速度約為108km h 試求碰撞過程中車內(nèi)質(zhì)量60kg的人受到的平均沖擊力約為多少 答案 5 4 104N 典例啟迪 例1 用電鉆給建筑物鉆孔時(shí) 鉆頭所受的阻力與深度成正比 若鉆頭勻速鉆進(jìn)時(shí)第1秒內(nèi)阻力的沖量為100N s 求5秒內(nèi)阻力的沖量 思路點(diǎn)撥 鉆頭所受的阻力是變力 需用阻力的平均值來求解它的沖量 由以上兩式可知I2 2500N s 圖象法 設(shè)鉆頭鉆進(jìn)墻壁的深度為s 則鉆頭受到的阻力為F阻 ks k為比例系數(shù) 又因鉆頭是勻速鉆進(jìn)的 即s vt 所以F阻 kvt 阻力與時(shí)間t成正比 F t圖線如圖所示 比較第1秒內(nèi)和前5秒內(nèi)的面積知 5秒內(nèi)的沖量為I2 2500N s 答案 2500N s 作出F t變化圖線 圖線與t軸夾的面積即為變力的沖量 如圖12 1 3所示 對(duì)于易確定始 末時(shí)刻動(dòng)量的情況 圖12 1 3可用動(dòng)量定理求解 即通過求 p間接求出沖量 題組突破 1 一質(zhì)量m 2kg的可以看作質(zhì)點(diǎn)的物體 受到一個(gè)變力作用 從靜止做變加速直線運(yùn)動(dòng) 其加速度隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖12 1 4所示 圖12 1 4則該力4 0s內(nèi)的沖量為 A 30N sB 40N sC 80N sD 20N s 答案 B 2 如圖12 1 5所示 在傾角 37 的斜面上 有一質(zhì)量為5kg的物體沿斜面滑下 物體與斜面間的滑動(dòng)摩擦因圖12 1 5數(shù) 0 2 求物體下滑2s的時(shí)間內(nèi) 物體所受各力的沖量及合力的沖量 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 解析 重力的沖量IG G t mg t 5 10 2N s 100N s方向豎直向下支持力的沖量IF F t mgcos t 5 10 0 8 2N s 80N s方向垂直于斜面向上 摩擦力沖量IF F t mgcos t 0 2 5 10 0 8 2N s 16N s 方向沿斜面向上 物體受到的合力沖量I合 F合t mgsin mgcos t 5 10 0 6 0 2 0 8 2N s 44N s 方向沿斜面向下 答案 重力沖量100N s方向豎直向下 支持力沖量80N s 方向垂直于斜面向上 摩擦力沖量16N s 方向沿斜面向上 合力沖量44N s 方向沿斜面向下 典例啟迪 例2 海嘯是地震中斷層移動(dòng)導(dǎo)致斷層間產(chǎn)生一個(gè)空洞 當(dāng)海水填充這個(gè)空洞時(shí)產(chǎn)生出巨大的海水波動(dòng) 這種波動(dòng)從深海傳至淺海時(shí) 海浪陡然升到十幾米高 并以每秒200米的速度傳播而形成的 假設(shè)這種海嘯在沖擊海邊的一幢高樓后的速度減小為零 則試根據(jù)以上信息 估算這幢高樓在單位面積上受到的平均撞擊力大小 設(shè)海水密度為1 103kg m3 保留一位有效數(shù)字 思路點(diǎn)撥 沖擊到樓房上的海水是連續(xù)的 可以取 t時(shí)間內(nèi)沖擊到樓房上的水作為研究對(duì)象 確定初 末動(dòng)量 然后用動(dòng)量定理求解 解析 在 t時(shí)間內(nèi)沖到墻上的單位面積S上的水都是以S為截面積 長(zhǎng)為v t的柱體 則這些水的質(zhì)量為 m Sv t 以 m為研究對(duì)象 初動(dòng)量p1 mv Sv2 t 末動(dòng)量p2 0 取初動(dòng)量方向?yàn)檎较?設(shè)FN為高樓對(duì)水的沖力由動(dòng)量定理得 FN t p2 p1 即 FN t Sv2 t 整理并代入數(shù)據(jù)得 FN Sv2 1 103 1 2002N 4 107N 據(jù)牛頓第三定律 高樓在單位面積上受到的平均撞擊力大小F N 4 107N 答案 4 107N 歸納領(lǐng)悟 動(dòng)量定理常見的應(yīng)用1 解釋現(xiàn)象 一般有兩類問題 一類是物體的動(dòng)量變化一定 此時(shí)力的作用時(shí)間越短 力就越大 時(shí)間越長(zhǎng) 力就越小 另一類是作用力一定 此時(shí)力的作用時(shí)間越長(zhǎng) 動(dòng)量變化越大 力的作用時(shí)間越短 動(dòng)量變化越小 分析問題時(shí) 要把哪個(gè)量變化搞清楚 題組突破 3 如圖12 1 6所示 鐵塊壓著一紙條放在水平桌面上 當(dāng)以速度v抽出紙條后 鐵塊掉在地上的P點(diǎn) 若以圖12 1 62v的速度抽出紙條 則鐵塊落地點(diǎn)為 A 仍在P點(diǎn)B P點(diǎn)左邊C P點(diǎn)右邊不遠(yuǎn)處D P點(diǎn)右邊原水平位移的兩倍處 解析 兩次抽動(dòng) 二者間均為滑動(dòng)摩擦力 第一次以速度v抽出 第二次以2v抽出 因此第一次所用的時(shí)間較第二次要長(zhǎng) 所以第一次的摩擦力的沖量較第二次要大 這樣 第一次鐵塊的動(dòng)量變化較第二次大 即第一次鐵塊的速度變化比第二次大 第二次鐵塊獲得的速度要小 故第二次鐵塊落在P點(diǎn)的左邊 答案 B 4 跳水運(yùn)動(dòng)員應(yīng)先將跳板向下壓一下 以便讓人彈得更高 如圖12 1 7所示 在一次3米跳板跳水中 運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為40kg 跳板下壓的最大圖12 1 7距離為0 2m 跳板儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能為160J 反彈時(shí)跳板將彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)給運(yùn)動(dòng)員 把運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn) 則人入水的速度為多大 彈起時(shí)人與板作用時(shí)間為0 8s 那么彈起的過程板對(duì)人的平均作用力為多少 板的質(zhì)量忽略不計(jì) 答案 8m s500N 典例啟迪 例3 如圖12 1 8所示 A B兩小物塊用平行于斜面的輕細(xì)線相連 均靜止于斜面上 用平行于斜面向上的恒力拉A 使A B同時(shí)由靜止起以加速度a沿斜面向上運(yùn)動(dòng) 經(jīng)時(shí)間t1 細(xì)線突然被拉斷 再經(jīng)時(shí)間t2 B上滑到最高點(diǎn) 已知A B的質(zhì)量分別為m1 m2 細(xì)線斷后拉A的恒力不變 求B到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)A的速度 圖12 1 8 思路點(diǎn)撥 1 在中間細(xì)繩拉斷前后 系統(tǒng)的各個(gè)外力均無變化 2 B到達(dá)最高點(diǎn)時(shí) 動(dòng)量為零 B在全過程中動(dòng)量變化量為零 歸納領(lǐng)悟 1 動(dòng)量定理的研究對(duì)象可以是單個(gè)物體 也可以是物體系統(tǒng) 對(duì)物體系統(tǒng) 只需分析系統(tǒng)受的外力 不必考慮系統(tǒng)內(nèi)力 系統(tǒng)內(nèi)力的作用不改變整個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量 2 動(dòng)量定理解題的一般步驟 1 選取研究對(duì)象 2 確定所研究的物理過程及其始 末狀態(tài) 3 分析研究對(duì)象在所研究的物理過程中的受力情況 4 規(guī)定正方向 根據(jù)動(dòng)量定理列式 5 解方程 統(tǒng)一單位 求解結(jié)果 題組突破 5 如圖12 1 9所示 下端固定的豎直輕彈簧的上端與質(zhì)量為3kg的物體B連接 質(zhì)量為1kg的物體A放在B上 先用力將彈簧壓縮后釋放 它們向上運(yùn)動(dòng) 當(dāng)A B分圖12 1 9離后A又上升0 2m到達(dá)最高點(diǎn) 這時(shí)B的運(yùn)動(dòng)方向向下且彈簧恰好恢復(fù)原長(zhǎng) 則從A B分離到A達(dá)到最高點(diǎn)的過程中 彈簧彈力對(duì)B的沖量大小為 g取10m s2 A 4N sB 6N sC 8N sD 12N s 答案 B 6 2011 達(dá)州模擬 用線將金屬塊M和木塊m連在一起浸沒入水中 如圖12 1 10所示 開始時(shí) m的上表面正好和水面相平 從靜止釋放圖12 1 10后 系統(tǒng)以加速度a加速下沉 經(jīng)t秒線斷了 又經(jīng)t 秒木塊停止下沉 此時(shí)金屬塊的速度多大 設(shè)此時(shí)金屬塊沒有碰到底面 圖12 1 11 自主嘗試 試一試 能否做到正確解答 此題很容易誤選C 原因是忽視動(dòng)量的矢量性造成的 答案 A 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全