动量与动量定理的应用
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动量与动量定理动量是物体运动的基本属性,是描述物体运动状态的物理量。
动量定理是描述物体受力作用下产生的动量变化的定律。
本文将介绍动量的定义、动量的计算方法以及动量定理的含义和应用。
一、动量的定义和计算方法动量是物体运动的量度,其定义为物体的质量与速度的乘积。
用数学表达式表示为:动量 = 质量 ×速度。
动量的单位为千克·米/秒(kg·m/s)。
对于质量为m的物体,速度为v的物体,其动量可以用公式p = mv来计算。
二、动量定理的含义动量定理是描述物体运动中动量变化的重要定律。
根据动量定理,当物体受到外力作用时,它的动量将发生改变。
动量定理可以用数学表达式来表示:力的作用时间等于物体动量的变化量。
数学表达式为:FΔt = Δp,其中F为外力的大小,Δt为力作用时间,Δp为物体动量的变化量。
三、动量定理的应用动量定理在物理学和工程领域中有广泛的应用。
下面分别将其应用于力学和动力学的问题中。
1. 动量定理在力学问题中的应用在力学中,动量定理可以用来分析和解决碰撞、反弹等问题。
根据动量定理,我们可以判断物体在碰撞过程中动量的变化情况,进而了解碰撞后物体的速度和方向。
在车辆碰撞问题中,动量定理可以帮助我们分析碰撞后车辆的动量变化,从而对交通事故进行研究和预防。
2. 动量定理在动力学问题中的应用在动力学中,动量定理可以用来分析和解决物体运动中的力学问题。
例如,通过应用动量定理,我们可以计算出运动中的物体所受的合力大小,或者预测物体的行进距离和速度变化情况。
在航天工程中,动量定理可以用来设计和计算火箭的发射速度和所需燃料量。
四、结论动量是物体运动状态的重要属性,它可以通过质量与速度的乘积来计算。
动量定理是描述物体受力作用下动量变化的基本定律。
动量定理在力学和动力学问题中有广泛的应用,可以用于解决碰撞、反弹、航天、交通事故等实际问题。
总之,动量与动量定理是物理学中重要的概念和定律,对于理解物体运动、碰撞和力学问题具有重要意义。
动量和动量定理的应用知识点一——冲量(I )要点诠释:1. 定义:力F 和作用时间的乘积,叫做力的冲量。
2. 公式:3. 单位:4. 方向:冲量是矢量,方向是由力F 的方向决定。
5. 注意:①冲量是过程量,求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量。
②用公式求冲量,该力只能是恒力1. 推导:设一个质量为的物体,初速度为,在合力 F 的作用下,经过一段时间,速度变为则物体的加速度由牛顿第二定律2. 动量定理:物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。
3. 公式:或4. 注意事项:②式中F 是指包含重力在内的合外力,可以是恒力也可以是变力。
当合外力是变力时,F 应该是合外力在这段时间内的平均值;③研究对象是单个物体或者系统;规律方法指导1. 动量定理和牛顿第二定律的比较(1 )动量定理反映的是力在时间上的积累效应的规律,而牛顿第二定律反映的是力的瞬时效应的规律(2 )由动量定理得到的,可以理解为牛顿第二定律的另一种表达形式,即:物体所受的合外力等于物体动量的变化率。
(3 )在解决碰撞、打击类问题时,由于力的变化规律较复杂,用动量定理处理这类问题更有其优越性。
4. 应用动量定理解题的步骤①选取研究对象;②确定所研究的物理过程及其始末状态;③分析研究对象在所研究的物理过程中的受力情况;④规定正方向,根据动量定理列式;⑤解方程,统一单位,求得结果。
经典例题透析类型一——对基本概念的理解1. 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受力的方向思路点拨:此题考察的主要是对概念的理解解析: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 对;只要有力作用在物体上,经历一段时间,这个力便有了冲量,与物体处于什么状态无关,B 错误;物体所受冲量大小与动量大小无关, C 错误;冲量是一个过程量,只有在某一过程中力的方向不变时,冲量的方向才与力的方向相同,故 D 错误。
物理学概念知识:动量定理和动量角动量定理动量定理和动量角动量定理是物理学中非常基本的两个概念。
它们的内容涉及到我们对物体运动规律的认识,不仅有助于我们更好地理解物理学知识,还可以应用于现实生活中的一些问题。
下面,我们将分别介绍这两个概念及其应用。
一、动量定理动量定理是描述物体运动过程中动量变化的一个基本定理。
它指出:在总外力作用下,物体的动量就会发生变化,这种变化的大小跟作用力和时间的乘积成正比。
这个定理的表达方式为:Δp=Ft其中,Δp表示物体动量的变化量,F表示物体所受的总外力,t 表示外力作用的时间。
式子的意义是:在总外力作用下,物体动量的变化量等于总外力作用时间的乘积。
重物移动时,如果外力越大,或者作用时间越长,那么物体的动量就会发生更大的变化。
从而可以更快地推动物体运动起来。
同样,如果要让运动中的物体停下来,也可以利用动量定理的知识。
通过对物体施加一个与它的运动方向相反的恒定力,也就是反向加速度,可以让物体的动量逐渐减小,直到物体停下来。
二、动量角动量定理动量角动量定理是物理学中另一个基本的概念。
它是通过描述物体绕某一点旋转的行为,来了解物体运动过程中动量变化的定理。
它指出:在物体绕某一点旋转时,物体的角动量就会发生变化,这种变化的大小跟作用力矩和时间的乘积成正比。
这个定理的表达方式为:ΔL=Mt其中,ΔL表示物体角动量的变化量,M表示作用力矩,t表示外力作用的时间。
式子的意义是:在物体绕某一点旋转时,物体角动量的变化量等于力矩作用时间的乘积。
个陀螺时,如果外力越大,或者作用时间越长,那么陀螺的角动量也会发生更大的变化。
从而可以更快地让陀螺旋转。
同样,如果要让旋转中的陀螺停下来,也可以利用动量角动量定理的知识。
通过对陀螺施加一个与它的旋转方向相反的外力矩,也就是反向加速度矩,可以让陀螺的角动量逐渐减小,直到陀螺停下来。
总之,动量定理和动量角动量定理是物理学中非常重要的两个概念。
它们既可以帮助我们更好地理解物理学知识,也可以用于实际生活中的问题解决。
动量和动量定理在我们探索物理世界的奇妙旅程中,动量和动量定理是两个极为重要的概念。
它们不仅在理论物理学中占据着关键地位,还在实际生活和各种工程技术领域有着广泛的应用。
让我们先来理解一下什么是动量。
简单来说,动量就是物体的质量与它的速度的乘积。
用公式表示就是:动量(p)=质量(m)×速度(v)。
这意味着,一个物体的动量取决于它的质量和速度两个因素。
如果一个物体的质量很大,或者速度很快,或者两者兼而有之,那么它的动量就会很大。
想象一下,一辆重型卡车和一辆小型汽车都以相同的速度行驶。
由于重型卡车的质量远远大于小型汽车,所以重型卡车具有更大的动量。
这也就解释了为什么在交通中,大型车辆在制动时需要更长的距离,因为它们具有更大的动量,要改变其运动状态就更加困难。
再比如说,一个子弹尽管质量很小,但由于它的速度极快,所以具有相当大的动量,能够对目标造成巨大的冲击和破坏。
接下来,我们来探讨动量定理。
动量定理指出,合外力的冲量等于物体动量的变化量。
冲量是什么呢?冲量(I)等于力(F)与作用时间(t)的乘积,即 I = F × t。
为了更直观地理解动量定理,我们可以想象一个篮球从高处落下并撞击地面。
在撞击地面的瞬间,地面会给篮球一个向上的力,这个力作用了一段极短的时间。
这个力和作用时间的乘积就是冲量,它导致了篮球动量的变化。
原本篮球向下运动具有一定的动量,经过地面的冲击后,篮球的动量发生了改变,方向变为向上。
在日常生活中,动量定理也有很多体现。
比如,当我们跳远时,我们会先助跑一段距离。
助跑的目的就是为了增加我们自身的动量,这样在起跳时,我们就能够跳得更远。
在体育运动中,拳击手出拳时,会通过快速而有力的动作来增加拳头的动量,从而给对手造成更大的打击。
而在接球时,运动员常常通过延长接球的时间来减小冲力,比如足球守门员在接球时会顺势缓冲,以减少足球对双手的冲击力。
在工业生产中,动量定理也发挥着重要作用。
1.动量:①定义:物体质量与速度的乘积,②动量的性质:是状态量、具有相对性、矢量性2.动量守恒定律①动量的变化量:②内力与外力:系统内物体间的相互作用力叫做内力;系统外物体施加给系统内物体的力叫做内力。
③动量守恒定律: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,这就是动量守恒定律。
④动量守恒定律的成立条件a.系统不受外力或所受外力和为零,则系统的动量守恒。
b.系统所受外力比内力小很多,则系统的动量近似守恒。
c.系统某一方向不受外力或所受外力的和为零,或所受外力比内力小很多,该方向动量守恒。
⑤动量守恒定律的普适性a.牛顿定律解决问题涉及全过程,用动量解决只涉及始末状态,与过程无关。
b.动量守恒不仅适用宏观低速,而且适用微观高速,牛顿定律不适用微观高速。
二.碰撞1.碰撞的分类:2.一维弹性碰撞当时①若,交换速度②若,,同向,速度前大后小③若,反弹④若,⑤若,三.反冲1.反冲:如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分,一部分向某个方向运动,另一部分必然向相反的方向运动,这个现象叫做反冲。
2.反冲遵循的规律:,即:,,即:3.反冲运动的应用:喷气式飞机,射击时枪筒的后退,火箭发射等。
四.用动量概念表示牛顿第二定律1.用动量概念表示牛顿第二定律假设物体受到恒力的作用做匀变速直线运动,在时刻物体的初速度为,在时刻物体的速度为,由牛顿第二定律得,物体的加速度合力F=ma由于,所以2.动量定理应用动量定理需要注意的几点:①方程左边是物体动量的变化量,计算时顺序不能颠倒②方程右边是物体受到的合外力的总冲量,其中F可以是恒力也可以是变力,如果合外力是变力,则F是合外力在时间t内的平均值③整个式子反映了一个过程,即力对时间的积累效果是引起物体动量的变化。
④动量定理中的冲量和动量都是矢量,冲量的方向与动量变化量的方向相同。
⑤动量与参考系的选取有关,所以用动量定理时必须注意参考系的选取。
2022-2023高考物理二轮复习(新高考)08讲动量与动量守恒定律在电磁感应中的应用●动量与动量守恒定律在电磁感应中的应用的思维导图●重难点突破一.动量定理在电磁感应现象中的应用:导体棒在感应电流所引起的安培力作用下运动时,当题目中涉及速度v、电荷量q、运动时间t、运动位移x时常用动量定理求解.二.动量守恒定律在电磁感应中的应用:在双金属棒切割磁感线的系统中,双金属棒和导轨构成闭合回路,安培力充当系统内力,如果它们不受摩擦力,且受到的安培力的合力为0时,满足动量守恒,运用动量守恒定律解题比较方便.●考点应用,质量为m,电阻不计,匀强1.水平放置的平行光滑导轨,间距为L,左侧接有电阻R,导体棒初速度为v磁场的磁感应强度为B,导轨足够长且电阻不计,从开始运动至停下来导体棒或金属框在感应电流所引起的安培力作用下做非匀变速直线运动时,常用的计算:-B I L Δt =0-mv 0,q =I Δt ,q =mv 0BL -B 2L 2v R Δt =0-mv 0,x =v Δt =mv 0R B 2L2例1:如图所示,固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d ,其右端接有阻值为R 的电阻,整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中。
一质量为m (质量分布均匀)的导体杆ab 垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。
现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F 作用下从静止开始沿导轨运动距离L 时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。
设杆接入电路的电阻为r ,导轨电阻不计,重力加速度大小为g ,则此过程错误的是()A .杆的速度最大值为22()F mg RB d μ-B .流过电阻R 的电荷量为BdLR r+C .从静止到速度恰好达到最大经历的时间2222()()()m R r B d L t B d F mg R r μ+=+-+D .恒力F 做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量【答案】A【详解】A .当杆的速度达到最大时,安培力为22=B d v F R r +安此时杆受力平衡,则有F-μmg-F 安=0解得22()()F mg R r v B d μ-+=A 错误,符合题意;B .流过电阻R 的电荷量为BdLq It R r R r∆Φ===++B 正确,不符合题意;C .根据动量定理有()F mg t BIt mv μ--=,q It=结合上述解得2222()()()mg R r B d L t B d F mg R r μ+=+-+C 正确,不符合题意;D .对于杆从静止到速度达到最大的过程,根据动能定理,恒力F 、安培力、摩擦力做功的代数和等于杆动能的变化量,由于摩擦力做负功,所以恒力F 、安培力做功的代数和大于杆动能的变化量,D 正确,不符合题意。
动量动量定理动量定理是物理学中的重要概念,它描述了物体在运动过程中的动量变化规律。
动量定理指出,当一个物体受到外力作用时,它的动量将发生变化,其变化率等于所受外力的大小与方向的乘积。
本文将从动量的定义、动量定理的表达方式、动量定理的应用以及动量守恒定律等方面进行阐述。
动量的定义是物体的质量与速度的乘积,用数学式表示为p=mv,其中p表示动量,m表示物体的质量,v表示物体的速度。
动量是一个矢量量,它具有大小和方向。
当物体的速度发生变化时,它的动量也会随之改变。
动量定理可以用数学式表示为F=Δp/Δt,其中F表示作用力,Δp 表示动量的变化量,Δt表示时间的变化量。
这个公式表明,当一个物体受到外力作用时,它的动量将发生改变,其变化率等于所受外力的大小与方向的乘积。
动量定理的应用非常广泛。
在运动学中,我们可以利用动量定理来研究物体在运动过程中的加速度、速度和位移等参数的变化规律。
在动力学中,动量定理可以帮助我们计算物体所受的作用力以及作用力的方向。
此外,在碰撞、爆炸等过程中,动量定理也起着关键的作用。
通过应用动量定理,我们可以分析碰撞前后物体的速度变化、动能的转化以及碰撞力的大小等问题。
除了动量定理,还有一个重要的概念是动量守恒定律。
动量守恒定律指出,在一个封闭系统中,物体的总动量保持不变,即物体之间的相互作用不会改变它们的总动量。
根据动量守恒定律,我们可以预测碰撞前后物体的速度和方向,并利用这个定律解决各种实际问题。
总结一下,动量定理是物理学中的重要概念,它描述了物体在运动过程中的动量变化规律。
通过应用动量定理,我们可以研究物体的运动状态、计算作用力、分析碰撞过程等。
同时,动量守恒定律告诉我们,在一个封闭系统中,物体的总动量保持不变。
动量定理和动量守恒定律是我们研究物体运动和相互作用的重要工具,对于理解和解决实际问题具有重要意义。
动量定理与动量守恒在碰撞问题中的应用碰撞是物体在一定时间内相互接触并作用的过程。
在碰撞中,动量定理和动量守恒是解决碰撞问题的基本原理。
本文将从理论和实例两个方面介绍动量定理和动量守恒在碰撞问题中的应用。
一、动量定理的基本原理动量定理是描述物体运动状态变化的定理,它表明当一个物体受到外力作用时,其动量的变化率等于作用力的大小与方向。
根据动量定理,我们可以分析碰撞中物体的运动变化。
在弹性碰撞中,动量守恒是一个基本原理。
根据动量守恒定律,在弹性碰撞中,两个物体碰撞前后的总动量保持不变。
这意味着碰撞前后物体的总动量相等。
二、动量定理和动量守恒在弹性碰撞中的应用假设有两个质量相等的弹性物体A和B,它们的速度分别为v1和v2。
当A和B进行碰撞时,根据动量定理,碰撞前后的总动量相等。
设碰撞后物体A和B的速度分别为v1'和v2',则根据动量守恒定律:m1*v1 + m2*v2 = m1*v1' + m2*v2'其中,m1和m2分别为物体A和B的质量。
这个方程可以帮助我们求解碰撞后物体的速度。
实际上,碰撞问题在工程和日常生活中有着广泛的应用。
比如,在交通事故中,通过分析碰撞前后物体的动量变化,可以了解事故发生的原因和力的大小。
另外,在体育运动中,如乒乓球、网球等,动量定理和动量守恒也是解决碰撞问题的重要工具。
三、动量定理和动量守恒在非弹性碰撞中的应用非弹性碰撞是指碰撞过程中发生能量损失的情况。
在非弹性碰撞中,动量守恒仍然成立,但动能不守恒。
物体在碰撞后会失去一部分能量,转化为其他形式的能量,如热能、声能等。
以汽车碰撞为例。
当两辆汽车发生碰撞时,碰撞过程中会产生巨大的冲击力,使汽车受到变形和损坏。
在这种情况下,动量守恒仍然适用,碰撞前后的总动量保持不变,但碰撞能量会转化为其他形式的能量,如摩擦热、声能等。
动量定理和动量守恒在非弹性碰撞中的应用可以帮助我们分析和研究碰撞的后果,对设计更安全的汽车车身结构、制定交通安全法规等方面具有重要意义。
物理动量章节知识点总结动量是物体运动的量度,是描述物体运动状态的重要物理量之一。
动量的大小与物体的质量和速度有关,它的方向与物体的运动方向一致。
一、动量的定义和公式1、动量的定义动量是描述物体运动状态的重要物理量,是物体质量的量度和物体速度的量度之积。
动量的大小和方向都与物体的运动状态有关。
2、动量的公式动量的公式为:p = m*v其中,p表示动量,单位为千克•米/秒;m表示物体的质量,单位为千克;v表示物体的速度,单位为米/秒。
3、动量的方向动量的方向与物体的运动方向一致,如果物体的速度向右,则动量的方向也向右;如果物体的速度向左,则动量的方向也向左。
二、动量定理1、动量定理的表述动量定理指出:在外力作用下,物体的动量会发生改变,动量的变化率等于外力的大小和方向,即动量定理的数学表述为:Δp = F•Δt其中,Δp表示动量的变化量,单位为千克•米/秒;F表示外力的大小,单位为牛顿;Δt表示外力作用的时间,单位为秒。
2、动量定理的应用动量定理可用于分析物体在外力作用下的运动情况,例如:物体的弹性碰撞、非弹性碰撞、爆炸等情况。
通过动量定理的分析,可以求解物体碰撞后的速度、方向、动能损失等运动参数,从而认识到外力对物体的动量改变的作用。
三、碰撞1、碰撞的类型碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞两种情况。
弹性碰撞是指在碰撞中物体之间不发生能量损失,动能守恒。
碰撞前后物体的动量大小和方向都发生改变,但总动能保持不变。
非弹性碰撞是指在碰撞中物体会发生能量损失,动能不守恒。
碰撞前后物体的动量大小和方向都发生改变,且总动能会发生变化。
2、碰撞定律碰撞定律包括动量守恒定律和动能守恒定律。
动量守恒定律指的是在碰撞中物体的总动量守恒,即碰撞前后物体的总动量大小和方向保持不变。
动能守恒定律指的是在弹性碰撞中,物体的总动能守恒,即碰撞前后物体的总动能保持不变。
四、爆炸1、爆炸的特点爆炸是一种非常规碰撞的情况,它与碰撞的相似之处在于物体在碰撞或爆炸过程中会发生动量和能量的转移与改变。
动量定理在生活中的应用在我们的日常生活中,物理学原理无处不在,动量定理就是其中一个重要且实用的概念。
动量定理指出,合外力的冲量等于物体动量的增量,其表达式为$Ft =\Delta p$,其中$F$是合外力,$t$是作用时间,$\Delta p$是动量的变化量。
虽然这个公式看起来有些抽象,但它在生活中的应用却十分广泛。
先来说说体育运动。
在篮球比赛中,运动员在接球时往往会顺势向后退几步。
这可不是他们随意的动作,而是在运用动量定理来缓冲球的冲击力。
当球快速飞来时,其具有较大的动量。
如果运动员直接硬接,巨大的冲击力可能会导致受伤。
通过向后退,延长了球与手接触的时间$t$,根据动量定理,在动量变化量$\Delta p$一定的情况下,作用时间$t$越长,所受到的平均冲击力$F$就越小,从而减轻了对身体的伤害。
足球运动中也有类似的应用。
守门员在扑球时,不会用手直直地去挡球,而是会将双手弯曲,甚至在球触到手后顺势将球抱住并滚向地面。
这样做同样是为了增加球与手接触的时间,减小冲击力。
而且守门员在接球时,往往会通过身体的移动来调整接球的位置和姿势,以更好地应对球的力量和方向,保证球能够被稳稳地接住。
在拳击比赛中,动量定理更是起着关键的作用。
拳击手出拳时,会尽可能地在短时间内施加较大的力,以增加拳头的冲量,给对手造成更大的打击。
而在防守时,拳击手会通过灵活的移动和身体的摆动来减少对手拳头的冲击力。
比如,当对手出拳时,拳击手可能会侧身闪避,或者用手臂进行格挡并顺势后退,从而延长冲击力的作用时间,减小受到的伤害。
除了体育运动,交通安全方面也离不开动量定理。
当汽车发生碰撞时,巨大的冲击力会对车内人员造成严重的伤害。
为了减少这种伤害,汽车配备了一系列的安全装置,如安全带和安全气囊。
安全带可以将乘客紧紧固定在座位上,增加碰撞时的作用时间。
安全气囊在碰撞瞬间迅速弹出,为乘客提供缓冲,同样延长了碰撞时间,减小了冲击力。
在车辆的设计中,车头通常会设计成具有一定的缓冲区域。
动量和动量定理动量是描述物体运动状态的物理量,它是力学中的一个基本概念。
在这篇文章中,我们将讨论动量的定义、计算方法以及动量定理的应用。
一、动量的定义动量是物体的质量和速度的乘积,用符号P表示。
动量的定义可以表示为:P = m × v其中,P表示动量,m表示物体的质量,v表示物体的速度。
二、动量的计算方法1. 动量的单位动量的单位是千克·米/秒(kg·m/s)。
2. 动量的计算方法动量的计算方法是根据物体的质量和速度计算的。
当物体的质量和速度都是确定的时候,可以直接用动量的定义公式进行计算。
例如,一个物体的质量为2千克,速度为3米/秒,则该物体的动量可以计算为:P = 2 kg × 3 m/s = 6 kg·m/s三、动量定理动量定理是描述物体运动过程中动量变化的定律。
根据动量定理,当物体受到外力作用时,它的动量会发生变化。
动量定理可以用数学公式表示为:ΔP = F × Δt其中,ΔP表示动量的变化量,F表示物体受到的外力,Δt表示受力作用的时间。
根据动量定理,物体的动量变化量与受到的外力和作用时间成正比。
通过动量定理,我们可以得出以下几个重要的结论:1. 当物体的受力作用时间较短时,它的动量变化较大;当受力作用时间较长时,它的动量变化较小。
2. 当物体受到的外力增大时,它的动量变化也相应增大;当受到的外力减小时,它的动量变化也相应减小。
3. 动量定理适用于任何物体在外力作用下的运动过程,无论物体是运动还是静止。
四、动量守恒定律动量守恒定律是动量定理的一种特殊情况。
当一个系统受到合外力为零的情况下,系统的总动量保持不变。
根据动量守恒定律,可以进行以下推导和应用:1. 合外力为零的情况下,一个物体的动量不会发生改变。
即物体的动量保持恒定。
2. 在两个物体发生碰撞时,当合外力为零时,它们的总动量在碰撞前后保持不变。
3. 动量守恒定律可用于解释和计算碰撞问题,如弹性碰撞和非弹性碰撞。
类型一——对基本概念的理解1.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受力的方向思路点拨:此题考察的主要是对概念的理解解析: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对;只要有力作用在物体上,经历一段时间,这个力便有了冲量,与物体处于什么状态无关,B错误;物体所受冲量大小与动量大小无关,C错误;冲量是一个过程量,只有在某一过程中力的方向不变时,冲量的方向才与力的方向相同,故D错误。
答案:A【变式】关于冲量和动量,下列说法中错误的是()A.冲量是反映力和作用时间积累效果的物理量B.冲量是描述运动状态的物理量C.冲量是物体动量变化的原因D.冲量的方向与动量的方向一致答案:BD点拨:冲量是过程量;冲量的方向与动量变化的方向一致。
故BD错误。
类型二——用动量定理解释两类现象2.玻璃杯从同一高度自由落下,落到硬水泥地板上易碎,而落到松软的地毯上不易碎。
这是为什么?解释:玻璃杯易碎与否取决于落地时与地面间相互作用力的大小。
由动量定理可知,此作用力的大小又与地面作用时的动量变化和作用时间有关。
因为杯子是从同一高度落下,故动量变化相同。
但杯子与地毯的作用时间远比杯子与水泥地面的作用时间长,所以地毯对杯子的作用力远比水泥地面对杯子的作用力小。
所以玻璃杯从同一高度自由落下,落到硬水泥地板上易碎,而落到松软的地毯上不易碎。
3. 如图,把重物压在纸带上,用一水平力缓缓拉动纸带,重物跟着一起运动,若迅速拉动纸带,纸带将会从重物下面抽出,解释这些现象的正确说法是()A.在缓慢拉动纸带时,重物和纸带间的摩擦力大B.在迅速拉动时,纸带给重物的摩擦力小C.在缓慢拉动时,纸带给重物的冲量大D.在迅速拉动时,纸带给重物的冲量小解析:在缓慢拉动时,两物体之间的作用力是静摩擦力,在迅速拉动时,它们之间的作用力是滑动摩擦力。
由于通常认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力。
所以一般情况是:缓拉摩擦力小;快拉摩擦力大,故AB都错;缓拉纸带时,摩擦力虽小些,但作用时间很长,故重物获得的冲量可以很大,所以能把重物带动。
快拉时摩擦力虽大些,但作用时间很短,故冲量小,所以动量改变也小,因此,CD正确。
总结升华:用动量定理解释现象一般可分为两类:一类是物体的动量变化一定,力的作用时间越短,力就越大;时间越长,力就越小。
另一类是作用力一定,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。
分析问题时,要搞清楚哪个量一定,哪个量变化。
【变式1】有些运动鞋底有空气软垫,请用动量定理解释空气软垫的功能。
解析:由动量定理可知,在动量变化相同的情况下,时间越长,需要的作用力越小。
因此运动鞋底部的空气软垫有延长作用时间,从而减小冲击力的功能。
【变式2】机动车在高速公路上行驶,车速越大时,与同车道前车保持的距离也越大。
请用动量定理解释这样做的理由。
解析:由动量定理可知,作用力相同的情况下,动量变化越大,需要的时间越长。
因此,车速越大时,与同车道前车保持的距离也要越大。
类型三——动量定理的基本应用4. 质量为1T的汽车,在恒定的牵引力作用下,经过2s的时间速度由5m/s提高到8m/s,如果汽车所受到的阻力为车重的,求汽车的牵引力?思路点拨:此题中已知力的作用时间来求力可考虑用动量定理较为方便。
解析:⑴物体动量的增量△P=Pˊ-P=103×8-103×5=3×103kg·m/s。
⑵根据动量定理可知:答案:汽车所受到的牵引力为1598N。
总结升华:本题也是可以应用牛顿第二定律,但在已知力的作用时间的情况下,应用动量定理比较简便。
【变式】一个质量5kg的物体以4m/s的速度向右运动,在一恒力作用下,经过其速度变为8m/s向左运动。
求物体所受到的作用力。
解析:规定初速度的方向即向右为正方向,根据动量定理可知:负号表示作用力的方向向左。
答案:物体所受到的作用力为300N,方向向左。
类型四——求平均作用力5. 汽锤质量,从高处自由落下,汽锤与地面相碰时间为,碰后汽锤速度为零,不计空气阻力。
求汽锤与地面相碰时,地面受到的平均作用力。
思路点拨:本题是动量定理的实际应用,分清速度变化是问题的关键。
解析:选择汽锤为研究对象,设汽锤落地是速度为,则有汽锤与地面相碰时,受力如图所示,选取向上为正方向,由动量定理得根据牛顿第三定律可知,地面受到的平均作用力大小为3498N,方向竖直向下。
答案:平均作用力大小为3498N,方向竖直向下。
总结升华:动量定理是合力的冲量;动量定理是矢量式。
在解决这类竖直方向的打击问题中,重力是否能忽略,取决于与的大小,只有时,才可忽略,当然不忽略一定是正确的。
【变式1】蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。
一个质量为的运动员,从离水平网面高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回离水平网面高处。
已知运动员与网接触的时间为。
若把这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理,求此力的大小。
(g取)解析:运动员刚接触网时速度大小:,方向向下;刚离开网时速度大小:,方向向上。
运动员与网接触的过程,设网对运动员的作用力为F,对运动员由动量定理有:取向上为正方向,则解得:方向向上。
答案:N【变式2】质量为60kg的建筑工人,不慎从高空跌下,由于弹性安全带的保障,使他悬挂起来,已知弹性安全带缓冲时间为,安全带长为5m,则安全带所受的平均作用力。
(g 取)解:对人在全过程中(从开始跌下到安全停止),由动量定理得:mg(t1+t2)-Ft2=0t1==s=1st2=∴F==N=1100N根据牛顿第三定律可知,安全带所受的平均作用力为1100N。
点评:此题也可用上面的方法分两个阶段分别研究,无论是分过程的解法还是全过程的解法,一定要注意力与时间的对应以及始末状态的确定。
类型五——用动量定理求变力的冲量6. 如图所示,将一轻弹簧悬于O点,下端和物体A相连,物体A下面用细线连接物体B,A、B质量分别为M、m,若将细线剪断,待B的速度为v时,A的速度为V,方向向下,求该过程中弹簧弹力的冲量。
思路点拨:求变力的冲量,不能用Ft直接求解,可借助动量定理,由动量的变化量间接求出。
解析:剪断细线后,B向下做自由落体运动,A向上运动。
对A:取向上方向为正,由动量定理得I弹-Mgt=-MV-O∴I弹=Mgt-MV……………①对B:由自由落体运动知识………………………②由①、②解得:=M(v-V)类型六——用动量定理解决变质量问题7. 一艘帆船在静水中由风力推动做匀速直线运动。
设帆面的面积为S,风速为v1,船速为v2(v2<v1),空气的密度为,则帆船在匀速前进时帆面受到的平均风力大小为多少?思路点拨:此题需求平均风力大小,需用动量定理来解决。
解析:取如图所示的柱体内的空气为研究对象。
这部分空气经过时间后速度由v1变为v2,故其质量。
取船前进方向为正方向,对这部分气体,设风力为F,由动量定理有解得总结升华:对于流体运动问题,如水流、风等,在运用动量定理求解时,我们常隔离出一定形状的部分流体作为研究对象,然后对其列式计算。
【变式】宇宙飞船以的速度进入分布均匀的宇宙微粒尘区,飞船每前进要与个微粒相碰。
假如每一微粒的质量,与飞船相碰后附在飞船上。
为了使飞船的速度保持不变,飞船的牵引力应为多大。
答案:类型七——动量定理在系统中的应用8. 滑块A和B(质量分别为m A和m B)用轻细线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,如图。
已知滑块A、B与水平面的滑动摩擦因数均为,在力F作用时间t后,A、B间连线突然断开,此后力F仍作用于B。
试求:滑块A刚好停住时,滑块B的速度多大?思路点拨:在已知力的作用时间的情况下,可考虑应用动量定理求解比较简便。
解析:取滑块A、B构成的系统为研究对象。
设F作用时间t后线突然断开,此时A、B 的共同速度为v,根据动量定理,有解得在线断开后,滑块A经时间tˊ停止,根据动量定理有由此得设A停止时,B的速度为v B。
对于A、B系统,从力F开始作用至A停止的全过程,根据动量定理有将tˊ代入此式可求得B滑块的速度为总结升华:尽管系统内各物体的运动情况不同,但各物体所受的冲量之和仍等于各物体总动量的变化量。
应用这个处理方法能使一些繁杂的运动问题求解更简便。
【变式】质量为M的金属块和质量为m的木块通过细线连在一起,从静止开始以加速度a在水中下沉。
经过时间t,细线断了,金属块和木块分离。
再经过时间,木块停止下沉,求此时金属块的速度?解析:将金属块和木块看作一个系统,根据动量定理有:最终木块停止下沉,即速度为零,所以只有金属块有动量,根据动量守恒定律有王嘉珺0314 类型八——动量定理与动量、能量的综合应用9.一倾角为θ=45°的斜面固定于地面,斜面顶端离地面的高度h0=1m,斜面底端有一垂直于斜面的固定挡板。
在斜面顶端自由释放一质量m=的小物块(视为质点)。
小物块与斜面之间的动摩擦因数μ=。
当小物块与挡板碰撞后,将以原速返回。
重力加速度g=10 m/s2。
在小物块与挡板的前4次碰撞过程中,挡板给予小物块的总冲量是多少?解析:设小物块从高为h处由静止开始沿斜面向下运动,到达斜面底端时速度为v。
由功能关系得①以沿斜面向上为动量的正方向。
按动量定理,碰撞过程中挡板给小物块的冲量②设碰撞后小物块所能达到的最大高度为hˊ,则③同理,有④⑤式中,vˊ为小物块再次到达斜面底端时的速度,Iˊ为再次碰撞过程中挡板给小物块的冲量。
由①②③④⑤式得⑥式中⑦由此可知,小物块前4次与挡板碰撞所获得的冲量成等比级数,首项为⑧总冲量为⑨由⑩得⑾代入数据得 N·s10.如图所示,在同一水平面内有相互平行且足够长的两条滑轨MN和PQ相距,垂直于滑轨平面竖直向上的匀强磁场的磁感应强度,垂直于滑轨放置的金属棒ab和cd质量为和,每根金属棒的电阻均为,其它电阻不计,开始时两棒都静止,且ab和cd与滑轨间的动摩擦因数分别和,求:⑴当一外力作用cd棒 t=5s的时间,恰好使ab棒以的速度做匀速运动,那么外力的冲量多大?⑵若在5s末令cd棒突然停止运动,ab继续运动直到停止的过程中,通过其横截面的电量为10C,则在此过程中两根金属棒消耗的电能是多少?(设两棒不相碰,)解析:⑴ab棒是由于cd棒切割磁感线运动产生感应电动势并在闭合电路产生感受应电流后,使其受到安培力作用而做加速运动。
由分析知当它匀速时受安培力和摩擦力平衡:┅①此时隐含cd也要匀速运动(设其速度为,外力的冲量为),对两棒组成的系统,由动理定理得:┅②但┅③解①–③得⑵当cd突然停止,ab中流过的感应电流方向立即反向,因而受安培力反向使ab做变减速运动直到停止,设滑动的距离为x,由法拉第电磁感应定律得:┅④因流过的电量为┅⑤设两棒在该过程消耗的电能为W,由能量守恒得:┅⑥解④–⑤得总结升华:此题以双杆为载体将受力分析、动量、能量、电磁感应等综合起来,其中ab棒匀速隐含cd棒也匀速是关键,也是易错点,此类题为高考的一大趋势。