高考物理創(chuàng)新方案 （人教） 沖量動量動量定理

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歡迎進入物理課堂 沖量動量動量定理 1 動量 動量定理 2 動量守恒定律及其應(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 考查的熱點有 1 動量 沖量 動量定理的理解應(yīng)用 2 動量守恒定律及其應(yīng)用 3 動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 仍會體現(xiàn)上述特征 尤其是動量守恒的應(yīng)用 動量與能量相結(jié)合的問題更是考查的重點和難點 同時考題中常對數(shù)學推導 歸納能力有較高的要求 3 在復(fù)習中 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 從物理方法上看 要注意培養(yǎng)學生的建模能力 如 人船模型 碰撞模型 重點是一靜一動 子彈打木塊模型等 彈簧問題和多個物理相互作用過程的選取也應(yīng)強化復(fù)習 從知識上看 動量守恒與帶電粒子在磁場中的運動也不容忽視 動量 動量 一 沖量1 定義 力和力的的乘積 2 表達式 I Ft 單位 牛秒 N s 3 物理意義 表示力對的積累 4 作用效果 使物體的發(fā)生變化 作用時間 時間 動量 5 沖量的幾個性質(zhì) 1 時間性 沖量是在時間上的積累 討論沖量一定要明確是哪個力在哪段時間上的沖量 即沖量是過程量 2 矢量性 當力F為恒力時 沖量I的方向與力F的方向 當力F為變力時 I的方向由的方向確定 3 絕對性 只要有力的作用就存在沖量 恒定作用力的沖量不會為零 合力的沖量可能為零 變力的沖量也可能為零 力 相同 動量的變化量 特別提醒 由于力和時間都與參考系無關(guān) 所以沖量也與參考系無關(guān) 二 動量1 定義 物體的和的乘積 2 表達式 p 單位 千克米每秒 kg m s 質(zhì)量 速度 mv 3 動量 動能 動量變化量的比較 特別提醒 1 動量 動能都具有相對性 它的大小與參考系的選取有關(guān) 但動量變化量與參考系的選取無關(guān) 2 用 p p p計算一維情況的動量變化量時 可規(guī)定正方向后 簡化為代數(shù)運算 得到的 p的正負說明其方向與正方向相同或相反 三 動量定理1 內(nèi)容 物體所受合力的沖量等于物體的 2 表達式 Ft p p mv mv3 對動量定理的理解 1 矢量性 動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量變化的原因 動量變化 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t秒鐘 則物體在這段時間內(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與作用時間的乘積IF F t 物體以速度v勻速前進 所受合力為零 合力的沖量也為零 故選項D正確 答案 D 2 2011 貴港模擬 物體動量變化量的大小為5kg m s 這說明 A 物體的動量在減小B 物體的動量在增大C 物體的動量大小也可能不變D 物體的動量大小一定變化 解析 動量是矢量 動量變化了5kg m s 物體動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的動量做勻速圓周運動時 物體的動量大小保持不變 當末動量方向與初動量方向間的夾角為60 時 物體的動量變化量的大小為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量增量隨時間變化的曲線和動量變化率隨時間變化的曲線 若不計空氣阻力 取豎直向上為正方向 那么正確的是 圖12 1 2 解析 豎直上拋運動的物體只受重力作用 由動量定理有mg t p 變形后有 mg 答案 C 4 籃球運動員通常要伸出兩臂迎接傳來的籃球 接球時 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 減小球的動量變化量D 減小球的動能變化量 解析 根據(jù)動量定理得Ft p 接球時 兩臂隨球迅速收縮至胸前 因動量的改變量不變 延長了作用時間 所以球?qū)θ说臎_擊力減小 故選項B是正確的 答案 B 5 據(jù)報道 一輛轎車在高速強行超車時 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)測算相撞時兩車的速度約為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 鉆頭所受的阻力與深度成正比 若鉆頭勻速鉆進時第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的 即s vt 所以F阻 kvt 阻力與時間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 對于易確定始 末時刻動量的情況 圖12 1 3可用動量定理求解 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)點的物體 受到一個變力作用 從靜止做變加速直線運動 其加速度隨時間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摩擦因圖12 1 5數(shù) 0 2 求物體下滑2s的時間內(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導致斷層間產(chǎn)生一個空洞 當海水填充這個空洞時產(chǎn)生出巨大的海水波動 這種波動從深海傳至淺海時 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 思路點撥 沖擊到樓房上的海水是連續(xù)的 可以取 t時間內(nèi)沖擊到樓房上的水作為研究對象 確定初 末動量 然后用動量定理求解 解析 在 t時間內(nèi)沖到墻上的單位面積S上的水都是以S為截面積 長為v t的柱體 則這些水的質(zhì)量為 m Sv t 以 m為研究對象 初動量p1 mv Sv2 t 末動量p2 0 取初動量方向為正方向 設(shè)FN為高樓對水的沖力由動量定理得 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 一類是物體的動量變化一定 此時力的作用時間越短 力就越大 時間越長 力就越小 另一類是作用力一定 此時力的作用時間越長 動量變化越大 力的作用時間越短 動量變化越小 分析問題時 要把哪個量變化搞清楚 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 當以速度v抽出紙條后 鐵塊掉在地上的P點 若以圖12 1 62v的速度抽出紙條 則鐵塊落地點為 A 仍在P點B P點左邊C P點右邊不遠處D P點右邊原水平位移的兩倍處 解析 兩次抽動 二者間均為滑動摩擦力 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間較第二次要長 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點的左邊 答案 B 4 跳水運動員應(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 運動員的質(zhì)量為40kg 跳板下壓的最大圖12 1 7距離為0 2m 跳板儲存的彈性勢能為160J 反彈時跳板將彈性勢能全部轉(zhuǎn)給運動員 把運動員視為質(zhì)點 則人入水的速度為多大 彈起時人與板作用時間為0 8s 那么彈起的過程板對人的平均作用力為多少 板的質(zhì)量忽略不計 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同時由靜止起以加速度a沿斜面向上運動 經(jīng)時間t1 細線突然被拉斷 再經(jīng)時間t2 B上滑到最高點 已知A B的質(zhì)量分別為m1 m2 細線斷后拉A的恒力不變 求B到達最高點時A的速度 圖12 1 8 思路點撥 1 在中間細繩拉斷前后 系統(tǒng)的各個外力均無變化 2 B到達最高點時 動量為零 B在全過程中動量變化量為零 歸納領(lǐng)悟 1 動量定理的研究對象可以是單個物體 也可以是物體系統(tǒng) 對物體系統(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系統(tǒng)的總動量 2 動量定理解題的一般步驟 1 選取研究對象 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 它們向上運動 當A B分圖12 1 9離后A又上升0 2m到達最高點 這時B的運動方向向下且彈簧恰好恢復(fù)原長 則從A B分離到A達到最高點的過程中 彈簧彈力對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 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 此時金屬塊的速度多大 設(shè)此時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 原因是忽視動量的矢量性造成的 答案 A 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全