【推荐精选】2018届高考物理一轮复习 专题 动量和动量定理导学案2
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课时16.2动量和动量定理1.了解物理学中动量概念的建立过程,体会几代科学家对碰撞中“不变量”的不断追寻。
2.理解动量、动量变化量的概念及其矢量性,能判断动量的方向,会计算一维运动物体的动量变化。
3.理解冲量的概念及其矢量性,理解动量定理的含义及其表达式,知道动量定理适用于变力作用的过程。
4.会用动量定理解释有关现象,并且掌握用动量定理计算有关一维运动的实际问题的能力。
5.理解动量与动能、动量定理与动能定理的区别。
重点难点:理解动量定理及其矢量性,能掌握一维情况下的计算问题。
教学建议:动量、动量变化量及冲量的矢量性在研究动量定理和动量守恒定律时都很重要,但是学生初学时往往对此认识不够,需要一开始讲解时,就强调它们的矢量性;在讲解动量定理之前,要做好演示实验;在分析例题时,要明确研究对象和研究的物理过程中的初、末状态,加深对动量定理矢量性的理解;动量定理在生产和生活中都有广泛的应用,要引导学生分析一些应用实例,培养学生运用所学知识来分析和解决实际问题的能力。
导入新课:在日常生活中,有不少应用动量定理的事例,跳远时要跳在沙坑里;跳高时在下落处要放海绵垫子;从高处往下跳,落地后双腿往往要弯曲;轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡皮轮胎;等等。
这样做的目的是什么呢?通过我们今天的学习,同学们便可以知道其中的奥秘。
1.动量(1)物理学中把物体的①质量与其某时刻的②速度的乘积叫作物体在此时刻的动量,用字母③p表示,动量的单位是④kg·m/s。
(2)动量是⑤矢量,动量的方向与⑥速度的方向相同。
2.动量的变化(1)物体在某段时间内⑦末动量与⑧初动量的矢量差叫作物体这段时间内的动量的变化。
(2)计算式:Δp=⑨p'-p。
(3)动量的变化也是⑩矢量。
3.冲量(1)物理学中把力与力的作用时间的乘积叫作力在这段时间内的冲量,用字母I表示,冲量的单位是N·s。
(2)计算式:I=F(t'-t)。
2018届高考物理一轮复习专题动力学和能量观点的综合应用导学案2 编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(2018届高考物理一轮复习专题动力学和能量观点的综合应用导学案2)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。
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动力学和能量观点的综合应用知识梳理突破一应用动力学和能量观点分析多过程问题力学综合题中多过程问题的分析思路:(1)对力学综合题中的多过程问题,关键是抓住物理情境中出现的运动状态与运动过程,将物理过程分解成几个简单的子过程.(2)找出各阶段是由什么物理量联系起来的,然后对于每一个子过程分别进行受力分析、过程分析和能量分析,选择合适的规律列出相应的方程求解.[典例1] (2016·新课标全国卷Ⅰ)如图所示,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处,另一端位于直轨道上B处,弹簧处于自然状态.直轨道与一半径为错误!R的光滑圆弧轨道相切于C点,AC=7R,A、B、C、D均在同一竖直平面内。
质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑,最低到达E点(未画出).随后P沿轨道被弹回,最高到达F点,AF=4R。
已知P与直轨道间的动摩擦因数μ=错误!,重力加速度大小为g.(取sin 37°=错误!,cos 37°=错误!)(1)求P第一次运动到B点时速度的大小;(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能;(3)改变物块P的质量,将P推至E点,从静止开始释放.已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后,恰好通过G点。
2018年高考物理一轮复习第六章动量守恒定律第2讲动量守恒定律及其应用教学案(含解析)编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(2018年高考物理一轮复习第六章动量守恒定律第2讲动量守恒定律及其应用教学案(含解析))的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第2讲动量守恒定律及其应用➢教材知识梳理一、动量守恒定律1.内容:一个系统________或者________为零时,这个系统的总动量保持不变.2.常用的表达式:m1v1+m2v2=________.二、系统动量守恒的条件1.理想守恒:系统不受外力或所受外力的合力为零,则系统动量守恒.2.近似守恒:系统受到的合力不为零,但当内力远大于外力时,系统的动量可近似看成守恒.3.分方向守恒:系统在某个方向上所受合力为零时,系统在该方向上动量守恒.三、动量守恒的实例1.碰撞(1)概念:碰撞是指物体间的相互作用持续时间________,而物体间相互作用力________的现象.(2)特点:在碰撞现象中,一般都满足内力________外力,可认为相互碰撞的系统动量守恒.(3)分类:2。
反冲运动(1)定义:静止或运动的物体通过分离出部分物质,而使自身在反方向获得加速的现象.(2)特点:在反冲运动中,如果没有外力作用或外力远小于物体间的相互作用力,系统的________是守恒的.3.爆炸现象爆炸与碰撞类似,物体间的相互作用力很大,且________系统所受的外力,所以系统动量________,爆炸过程中位移很小,可忽略不计,作用后从相互作用前的位置以新的动量开始运动.答案:一、1.不受外力所受外力的矢量和2.m1v1′+m2v2′三、1.(1)很短很大(2)远大于 (3)守恒最大2.(2)动量3.远大于守恒【思维辨析】(1)动量守恒定律中的速度是相对于同一参考系的速度.( )(2)系统动量守恒,则机械能也守恒.( )(3)质量相等的两个物体发生碰撞时,一定交换速度.( )(4)系统的总动量不变是指系统总动量的大小保持不变.( )答案:(1)(√)(2)(×)(3)(×) (4)(×)【思维拓展】碰撞过程除了系统动量守恒之外,还需要满足什么条件?碰撞与爆炸在能量转化方面有何不同?答案:碰撞过程除了系统动量守恒之外,还要满足的条件:系统动能不增加;碰撞结果要符合实际情况.碰撞系统动能不增加,而爆炸系统动能增加,这是二者最大的不同.➢考点互动探究考点一动量守恒条件的理解和应用1.动量守恒的判定(1)系统不受外力或者所受外力之和为零,则系统动量守恒;(2)系统受外力,但外力远小于内力,可以忽略不计时,则系统动量守恒;(3)系统在某一个方向上所受的合力为零,则该方向上动量守恒.(4)全过程的某一阶段系统受的合外力零,则该阶段系统动量守恒.2.应用动量守恒定律解题的一般步骤:(1)确定研究对象,选取研究过程;(2)分析内力和外力的情况,判断是否符合动量守恒条件;(3)选定正方向,确定初、末状态的动量,最后根据动量守恒定律列方程求解.1 [2014·浙江卷]如图6181所示,甲木块的质量为m1,以速度v沿光滑水平地面向前运动,正前方有一静止的、质量为m2的乙木块,乙上连有一轻质弹簧.甲木块与弹簧接触后( )图6.18。
选择性必修第一册动量和动量守恒定律6.2动量守恒及其应用(2)学案33姓名_______班级_______学号_______【复习目标】1.熟练运用动量和能量的知识解题2.能从动力学、能量、动量的观点解决力学有关的问题3.回顾子弹和滑板模型,并能用动量和能量的知识解题【复习重点】1.动量和能量的综合问题2.分析子弹和滑块模型的有关问题。
【复习难点】1、注意速度和位移的大小是相对地面还是相对与滑板。
2、在子弹与木块相互作用时间极短,内力远大于外力,可认为在这一过程中动量守恒。
3、滑板模型中注意是否存在摩擦,直接影响到机械能是否守恒;【知识点归纳与探究】1.解决力学问题的三大观点动力学观点运用牛顿运动定律结合运动学知识,可解决匀变速运动问题能量观点用动能定理和能量守恒定律等,可解决非匀变速运动问题动量观点用动量守恒定律等,可解决非匀变速运动问题2.利用动量和能量观点解题的技巧(1)若研究对象为一个系统,应优先考虑应用动量守恒定律和能量守恒定律(机械能守恒定律)。
(2)若研究对象为单一物体,且涉及功和位移问题时,应优先考虑动能定理。
(3)因为动量守恒定律、能量守恒定律(机械能守恒定律)、动能定理都只考查一个物理过程的始末两个状态有关物理量间的关系,对过程的细节不予细究,这正是它们的方便之处。
特别对于变力做功问题,就更显示出它们的优越性。
考点一、动量和能量的综合问题学法指导:明确研究对象,找准研究过程是解决这类问题的关键。
【典例1】如图所示,在桌面边缘有一木块质量为1.99 kg,桌子高h=0.8 m,一颗质量为10 g的子弹,击中木块,并留在木块内,落在桌子右边80 cm处的P点,子弹入射的速度大小是(g取10 m/s2)()A.200 m/s B.300 m/s C.400 m/s D.500 m/s【典例2】(多选)如图所示,A、B的质量分别为m、2m,物体B置于水平面上,B物体上部半圆形槽的半径为R。
147二、动量定理【知识要点梳理】1.动量定理:某一过程中,物体所受的合外力的冲量等于动量的变化。
2.表达式:I 合=Δp ,或F 合t =Δp =p ’-p =mv ’-mv 。
3.关于动量定理的几点说明:(1)动量定理表明了力对时间的累积效应是使物体的动量发生改变的原因,反映了冲量与动量变化之间的因果关系。
(2)动量定理的适用对象是受力作用的单个物体或物体系,而动量定理则是适用对象在单一的或多阶段的动量变化过程中所遵循的规律。
(3)虽然动量定理可由牛顿第二定律和加速度定义式在恒力作用的情况下推导而得,但动量定理却比牛顿运动定律有着更广泛的应用:它既适用于物体受恒力作用时的情况,也适用于物体受变力作用时的情况,对于后者,定理中的力应是变力在作用时间内的平均值。
(4)在应用动量定理解决问题时,应注意:①定理中,I 合应该是所研究的过程中所有力的总冲量;②动量定理给出的是合外力的冲量与动量变化之间的矢量关系:它们总是大小相等,方向一致;③动量定理可以独立支配某一方向上的运动,即遵从运动的独立性原理;④在运用动量定理解决实际问题时,应善于做一些必要的、合理的近似,使问题得到简化,使定理有更广泛的应用。
【典型例题剖析】【例1】如图8-2-1所示,质量为m 的小球以速度v 碰到墙壁上,被反弹回来的速度大小为2v /3,若球与墙壁的作用时间为t ,求小球与墙壁相碰过程中所受的墙壁给它的平均作用力。
【分析与解答】 忽略摩擦的情况下,在小球与墙壁碰撞过程中所受的合外力即为墙壁对小球的作用力F,对小球在此过程中使用动量定理即可求解。
若取向左为正方148向,则有()mv mv --v m Ft 35=32=,由此求得tmv F 35=; 【总结与提高】动量定理是矢量式,解题时要选定正方向,并依据选定的正方向将初、末状态的动量表示成代数式;动量定理中的F 是合外力,所以要对被研究物体在研究过程中进行细致的受力分析。
第六章 第1讲 动量与动量定理一、动量1.定义:运动物体的质量和速度的乘积叫作物体的动量,通常用p 来表示.2.表达式:p =m v . 3.单位:kg·m/s. 4.标矢性:动量是矢量,其方向和速度方向相同. 5.动量、动能、动量变化量的比较名称 项目 动量动能动量变化量 定义物体的质量和速度的乘积物体由于运动而具有的能量物体末动量与初动量的矢量差定义式 p =m v E k =12m v 2Δp =p ′-p矢标性 矢量 标量 矢量 特点 状态量状态量过程量关联方程E k =p 22m ,E k =12p v ,p =2mE k ,p =2E kv二、动量定理 1.冲量(1)定义:力和力的作用时间的乘积叫作这个力的冲量.公式:I =Ft . (2)单位:冲量的单位是牛·秒,符号是 N·s.(3)方向:冲量是矢量,恒力冲量的方向与力的方向相同. 2.动量定理(1)内容:物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化. (2)表达式:Ft =Δp =p ′-p . (3)矢量性:动量变化量的方向与合外力的冲量的方向相同,可以在某一方向上用动量定理.考点一 对动量、冲量的理解及计算 自主学习型1.冲量和动量的比较冲量I动量p定义 力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量质量和速度的乘积叫作动量公式 I =Ft p =m v 单位 N·skg·m/s矢标性 矢量,方向与恒力的方向相同矢量,方向与速度的方向相同特点过程量状态量2.冲量的计算方法(1)计算冲量可以使用定义式I =Ft 求解,此方法仅限于恒力的冲量,无需考虑物体的运动状态. (2)利用F -t 图象计算,F -t 围成的面积可以表示冲量, 该种方法可以计算变力的冲量. 3.冲量和功的区别(1)冲量和功都是过程量.冲量是表示力对时间的积累作用,功表示力对位移的积累作用. (2)冲量是矢量,功是标量.(3)力作用的冲量不为零时,力做的功可能为零;力做的功不为零时,力作用的冲量一定不为零.1.[对冲量的理解及冲量大小的比较] (2020·甘肃庆阳调研)如图所示,竖直面内有一个固定圆环,MN 是它在竖直方向上的直径.两根光滑滑轨MP 、QN 的端点都在圆周上,MP >QN .将两个完全相同的小滑块a 、b 分别从M 、Q 点无初速度释放,在它们各自沿MP 、QN 运动到圆周上的过程中,下列说法中正确的是 ( )A .合力对两滑块的冲量大小相同B .重力对a 滑块的冲量较大C .弹力对a 滑块的冲量较小D .两滑块的动量变化大小相同2.[动量及动量变化量] 如图所示,一质量为m 的滑块沿光滑的水平面以速度v 0运动.遇到竖直的墙壁被反弹回来,返回的速度变为12v 0,则以下说法正确的是 ( )A .滑块的动量改变量的大小为12m v 0B .滑块的动量改变量的大小为32m v 0C .滑块的动量改变量的方向与v 0的方向相同D .重力对滑块的冲量为零3.[恒力冲量的计算] 恒力F 作用在质量为m 的物体上,如图所示,由于地面对物体的摩擦力较大,没有被拉动,则经时间t,下列说法正确的是()A.拉力F对物体的冲量大小为零B.合力对物体的冲量大小为FtC.拉力F对物体的冲量大小是Ft cos θD.拉力F对物体的冲量大小为Ft4.[变力冲量的分析](多选)(2020·广东深圳调研)如图所示,物体从t=0时刻开始由静止做直线运动,0~4 s内其合外力随时间变化的关系图线为某一正弦函数,下列表述正确的是()A.0~2 s内合外力的冲量一直增大B.0~4 s内合外力的冲量为零C.2 s末物体的动量方向发生变化D.0~4 s内物体动量的方向一直不变5.[动量定理的应用](2019·高考全国卷Ⅰ)最近,我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功,这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展.若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s,产生的推力约为4.8×106 N,则它在1 s时间内喷射的气体质量约为()A.1.6×102 kg B.1.6×103 kgC.1.6×105 kg D.1.6×106 kg6.[动量定理与动能定理的综合应用](2018·高考全国卷Ⅱ)高空坠物极易对行人造成伤害.若一个50 g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下,与地面的碰撞时间约为2 ms,则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为() A.10 N B.102 NC.103 N D.104 N考点二对动量定理的理解及应用师生互动型1.理解动量定理的三个要点(1)应用动量定理时研究对象既可以是单一物体,也可以是系统,当为系统时不考虑内力的冲量.(2)求合力的冲量的方法有两种:第一先求合力再求合力的冲量,第二求出每个力的冲量再对冲量求和.(3)动量定理是矢量式,列方程之前先规定正方向.3.理解动量定理的两个重要应用(1)应用I=Δp求变力的冲量如果物体受到大小或方向改变的力的作用,则不能直接用I=Ft求变力的冲量,可以求出该力作用下物体动量的变化量Δp,等效代换为力的冲量I.(2)应用Δp=FΔt求动量的变化量例如,在曲线运动中,速度方向时刻在变化,求动量变化(Δp=p2-p1)需要应用矢量运算方法,计算比较复杂,如果作用力是恒力,可以求恒力的冲量,等效代换为动量的变化量.7.一高空作业的工人重为600 N,系一条长为L=5 m 的安全带,若工人不慎跌落时安全带的缓冲时间t=1 s,则安全带受的冲力是多少?(g取10 m/s2)8.[用动量定理求变力的冲量](2018·高考江苏卷)如图所示,悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m,运动速度的大小为v,方向向下.经过时间t,小球的速度大小为v,方向变为向上.忽略空气阻力,重力加速度为g,求该运动过程中,小球所受弹簧弹力冲量的大小.9.(2020·安徽阜阳第三中学模拟)2019年阜阳三中科学晚会中,科技制作社团表演了“震撼动量球”实验.为感受碰撞过程中的力,在互动环节,表演者将球抛向观众,假设质量约为3 kg的超大气球以2 m/s的速度竖直下落到手面,某观众双手上推,使气球以原速度大小竖直向上反弹,作用时间为0.2 s.忽略气球所受浮力及空气阻力,g取10 m/s2.则观众双手受的压力为()A.30 N B.60 NC.90 N D.120 N10.(多选)一质量为m=60 kg的运动员从下蹲状态竖直向上跳起,经t=0.2 s,以大小v=1 m/s的速度离开地面,取重力加速度g=10 m/s2,在这0.2 s内()A.地面对运动员的冲量大小为180 N·s B.地面对运动员的冲量大小为60 N·sC.地面对运动员做的功为30 J D.地面对运动员做的功为零11.如图所示,AB为固定的光滑圆弧轨道,O为圆心,AO水平,BO竖直,轨道半径为R,将质量为m的小球(可视为质点)从A点由静止释放,在小球从A点运动到B点的过程中()A.小球所受合力的冲量方向为弧中点指向圆心B.小球所受支持力的冲量为0C.小球所受重力的冲量大小为m2gRD.小球所受合力的冲量大小为m2gR12.(多选)(2017·高考全国卷Ⅲ)一质量为2 kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动.F随时间t变化的图线如图所示,则()A.t=1 s时物块的速率为1 m/sB.t=2 s时物块的动量大小为4 kg·m/sC.t=3 s时物块的动量大小为5 kg·m/sD.t=4 s时物块的速度为零第六章 第1讲 动量与动量定理 答案1.解析:这是“等时圆”,即两滑块同时到达滑轨底端.合力F =mg sin θ(θ为滑轨倾角),F a >F b ,因此合力对a 滑块的冲量较大,a 滑块的动量变化也大;重力的冲量大小、方向都相同;弹力F N =mg cos θ,F N a <F N b ,因此弹力对a 滑块的冲量较小,故选C.答案:C2.解析:以初速度方向为正,有Δp =p 2-p 1=-12m v 0-m v 0=-32m v 0,所以滑块的动量改变量的大小为32m v 0,方向与v 0的方向相反,故A 、C 错误,B 正确;根据I =Ft 得重力的冲量为I =mgt ,不为零,故D 错误.答案:B3.解析:拉力的大小为F ,作用时间为t ,根据冲量定义得拉力的冲量为Ft ,故D 正确,A 、C 错误;物体保持静止,受到的合外力为零,合力的冲量也为零,故B 错误.答案:D4.解析:根据F -t 图象面积表示冲量,可知在0~2 s 内合外力的冲量一直增大,A 正确;0~4 s 内合外力的冲量为零,B 正确;2 s 末冲量方向发生变化,物体的动量开始减小,但方向不发生变化,0~4 s 内物体动量的方向一直不变,C 错误,D 正确.答案:ABD5.解析:设1 s 内喷出气体的质量为m ,喷出的气体与该发动机的相互作用力为F ,由动量定理Ft =m v 知,m =Ft v =4.8×106×13×103kg =1.6×103 kg ,选项B 正确.答案:B6.解析:设鸡蛋落地瞬间的速度为v ,每层楼的高度大约是3 m ,由动能定理可知mgh =12m v 2,解得v =2gh =2×10×3×24 m/s =1210 m/s落地时受到自身的重力和地面的支持力,规定向上为正方向,由动量定理可知(F -mg )t =0-(-m v ),解得F ≈1 000 N ,根据牛顿第三定律可知鸡蛋对地面产生的冲击力约为103 N ,故C 正确.答案:C7.[解析] 方法一:程序法依题意作图,如图所示,设工人刚要拉紧安全带时的速度为v 1, 则v 21=2gL ,得v 1=2gL经缓冲时间t =1 s 后速度变为0,此过程,工人受两个力作用,即拉力F 和重力mg .取向下为正方向,对工人由动量定理知,(mg -F )t =0-m v 1, F =mgt +m v 1t 将数值代入得F =1 200 N.由牛顿第三定律,工人给安全带的冲力F ′为1 200 N ,方向竖直向下. 方法二:全程列式法在整个下落过程中对工人应用动量定理,在整个下落过程中,重力的冲量大小为mg ·(2Lg+t ),拉力F 的冲量大小为Ft .初、末动量都是零,取向下为正方向,由动量定理得mg ( 2Lg +t )-Ft =0解得F =mg ( 2Lg +t )t=1 200 N.由牛顿第三定律知工人给安全带的冲力F ′=F =1 200 N ,方向竖直向下. [答案] 1 200 N8.解析:取向上为正方向,根据动量定理得m v -(-m v )=(F -mg )t解得I F =F t =2m v +mgt 答案:2m v +mgt9.解析:取竖直向下为正方向,对大气球由动量定理有(mg -F )·Δt =m v ′-m v ,代入数据解得F =90 N ,故C 正确.答案:C10.解析:起跳后人的速度由原来的零变为v ,设向上为正方向,由动量定理可得I -mgt =m v -0,故地面对人的冲量为I =m v +mgt =60×1 N·s +600×0.2 N·s =180 N·s ,故A 正确,B 错误;人在跳起时,地面对人的支持力竖直向上,在跳起过程中,在支持力方向上没有位移,所以地面对运动员的支持力不做功,故C 错误,D 正确.答案:AD11.解析:小球受到竖直向下的重力和垂直切面指向圆心的支持力,所以合力不指向圆心,故合力的冲量也不指向圆心,故A 错误;小球的支持力不为零,作用时间不为零,故支持力的冲量不为零,故B 错误;小球在运动过程中只有重力做功,所以根据机械能守恒可得mgR =12m v 2B ,故v B =2gR ,根据动量定理可得I 合=Δp =m v B =m 2gR ,故C 错误,D 正确.答案:D12.解析:由动量定理有Ft =m v ,解得v =Ft m ,t =1 s 时物块的速率v =Ftm =1 m/s ,A 正确;F -t 图线与时间轴所围面积表示冲量,所以t =2 s 时物块的动量大小为p =2×2 kg·m/s =4 kg·m/s ,B 正确;t =3 s 时物块的动量大小为p ′=(2×2-1×1) kg·m/s =3 kg·m/s ,C 错误;t =4 s 时物块的动量大小为p ″=(2×2-1×2) kg·m/s =2 kg·m/s ,速度不为零,D 错误.答案:AB。
§16.2 动量和动量定理导学案【学习目标】1.了解物理学中动量概念的建立过程;2.了解动量和动量的变化量及其矢量性,会正确计算做一维运动的物体的动量的变化;3.理解冲量概念,理解动量定理及其表达式;4.能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题;5.理解动量与动能、动量定理与动能定理的区别。
【学习重点】动量和动量定理【学习难点】动量的变化的计算和动量定理的应用【学习过程】第一课时一、动量:【自主预习】1、定义:物体的质量和速度的乘积。
2、定义式:p=。
3、单位:。
4、方向:动量是矢量,方向与的方向相同,因此动量的运算服从法则。
5、动量的变化量:(1)定义:物体在某段时间内末动量与的矢量差(也是矢量)。
(2)公式:△P='p-p(矢量式)。
(3)方向:与速度变化量的方向相同,(4)同一直线上动量变化的计算:选定一个正方向,与正方向同向的动量取正值,与正方向反向的动量取负值,从而将矢量运算简化为代数运算。
计算结果中的正负号仅代表,不代表。
【教师精讲】(见课件)【课堂探究】【探究一】一个质量是0.1kg 的钢球,以6m/s 的速度水平向右运动,碰到一个坚硬的障碍物后被弹回,沿着同一直线以6m/s 的速度水平向左运动,碰撞前后钢球的动量有没有变化?变化了多少?思考:1.动量是过程量还是状态量?2.“动量的变化量”与“动量”有什么联系与区别?【探究二】.动量和动能有何区别?反馈题:解答以下三个小题,你将知道动量和动能的区别了:(1)质量为2kg 做匀加速的物体,速度由3m/s增大为6m/s,它的动量和动能各增大为原来的几倍?(2)质量为2kg 的物体,速度由向东的3m/s 变为向西的3m/s,它的动量和动能是否变化了?如果变化了,变化量各是多少?(3)A 物体质量是2kg,速度是3m/s,方向向东;B 物体质量是3kg,速度【教师总结】:课件【练习巩固】:《学海导航》第二课时二、动量定理三、【自主预习】1、力与的乘积叫做力的冲量2、冲量的数学表达式为I=,单位:。
第二节动量和动量定理【课前预习纲要】【考试要求】动量、冲量、动量定理及其应用【目标导学】1.了解物理学中动量概念的建立过程。
2.理解动量和动量的变化及其矢量性,会正确计算做一维运动的物体的动量变化。
3.理解冲量概念,理解动量定理及其表达式。
4.能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题。
5.理解动量与动能、动量定理与动能定理的区别。
重点:理解动量定理难点: 1.理解动量定理的矢量性 2.利用动量定理解释实际问题【学法指导】1.(课前完成部分)自主阅读课本6页—11页,体会动量和动量定理,并完成预习自测部分,20分钟内完成。
2.(课内完成部分)(1)通过思考,独立完成导学纲要中‘自主学习’及‘自主探究’部分;(15分钟)(2)小组合作,完成‘合作探究’部分内容。
(15分钟)(3)教师对‘合作探究’进行精讲(10分钟)3.(课后完成部分)课外拓展巩固纲要(10分钟)【预习自测】一.动量1、概念:在物理学中,物体的和的乘积叫做动量。
2、定义式:3、单位:4、对动量的理解:(1)矢量性:动量的方向与方向一致。
(2)瞬时性:动量的定义式中的v指物体的瞬时速度,从而说明动量与或对应,是(状态量或过程量)。
(3)相对性:速度具有相对性,参考系不同,就不同。
二、动量的变化量1.定义:物体的与之矢量差叫做物体动量的变化.2.表达式:3.矢量性:动量的变化量等于末状态动量减去初状态的动量,一维情况下,提前规定正方向,∆p的方向与△v的方向 .4.动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量三、冲量: ___ ___与_________的乘积叫冲量。
公式:I=_________。
单位:_________。
它反映了力的作用对_______的积累效果。
说明:①冲量是过程量,求冲量一定要明确哪一个力在哪一段时间内的冲量。
②冲量是矢量,冲量的方向不一定是力的方向,只有恒力冲量的方向才与力的方向。
③上式只能用来计算恒力的冲量。
④力作用一段时间便有了冲量,与物体的运动状态无关。
动量守恒定律及其应用姓名复习目标:1.理解系统、系统的内力及系统的外力。
2.理解系统动量守恒的条件及内容,理解两物体碰撞过程的动量守恒。
3. 能用系统动量守恒和能量守恒定律解答力学综合问题。
知识点一动量守恒定律1.系统、内力和外力(1) 系统:相互作用的两个或几个物体组成一个整体。
(2) 内力:系统物体间的相互作用力。
(3) 外力:系统的物体对系统的物体的作用力。
2.动量守恒定律(1) 内容:如果一个系统不受外力,或力为零,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+m2v2=m1v1′+。
(3) 适用条件:系统不受外力或者所受外力之矢量和为零。
1.动量守恒定律的成立条件(1) 系统不受外力或所受合外力为零。
(2) 系统受外力作用,合外力也不为零,但合外力远远小于内力。
动量近似守恒,但却是最常见的情况。
(3) 系统所受到的合外力不为零,但在某一方向上合外力为零,或在某一方向上外力远远小于内力,则系统在该方向上动量守恒。
2. 总动量保持不变的理解(1) 系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等,不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等。
(2) 系统的总动量保持不变,但系统内每个物体的动量可能都在不断变化。
(3) 系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和,总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变。
光滑水平面上的两球做相向运动,发生正碰后两球均变为静止,于是可以判定碰撞前()A.两球的动量大小一定相等B.两球的质量相等C.两球的动量一定相等D.两球的动能一定相等知识点二系统动量守恒的条件[例1]下列说法正确的是()A.若系统合外力做功为零,则系统的动量守恒B.若系统的机械能守恒,则系统的动量守恒C.若系统内有滑动摩擦力做负功,则系统的动量守恒D.若系统的动量守恒,则系统的机械能不一定守恒针对训练1. 如图所示,质量为M的木块放在光滑的水平面上且轻弹簧处于原长状态,质量为m的子弹以初速度v0击中木块而未穿出(子弹进入木块时间极短,忽略不计),则()A.子弹进入木块过程中,子弹和木块组成的系统动量守恒,机械能守恒B.子弹进入木块过程中,子弹和木块组成的系统动量守恒,机械能不守恒C.木块压缩弹簧过程中,子弹和木块及弹簧组成的系统不动量守恒,机械能守恒D.木块压缩弹簧过程中,子弹和木块及弹簧组成的系统不动量守恒,机械能不守恒知识点三动量守恒定律的应用[例2]光滑水平轨道上有三个木块A、B、C,质量分别为m A=3m、m B=m C=m,开始时B、C均静止,A以初速度v0向右运动,A与B相撞后分开,B又与C发生碰撞并粘在一起,此后A与B间的距离保持不变。
专题13.2 动量守恒定律及应用1.理解动量守恒定律的确切含义,知道其适用范围2.掌握动量守恒定律解题的一般步骤3.会应用动量守恒定律解决一维运动有关问题一、动量守恒定律的理解及应用1.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,这就是动量守恒定律。
(2)表达式①p=p′,系统相互作用前总动量p等于相互作用后的总动量p′。
②m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′,相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和。
③Δp1=-Δp2,相互作用的两个物体动量的增量等大反向。
④Δp=0,系统总动量的增量为零。
2.动量守恒的条件(1)理想守恒:系统不受外力或所受外力的合力为零,则系统动量守恒。
(2)近似守恒:系统受到的合力不为零,但当内力远大于外力时,系统的动量可近似看成守恒。
(3)分方向守恒:系统在某个方向上所受合力为零时,系统在该方向上动量守恒。
3.动量守恒定律的“五性”二、碰撞现象的特点和规律1.碰撞(1)概念:碰撞是指物体间的相互作用持续时间极短,而物体间相互作用力很大的现象。
(2)特点:在碰撞现象中,一般都满足内力≫外力,可认为相互碰撞的系统动量守恒。
(3)分类2.碰撞后运动状态可能性判断的三个依据(1)动量守恒:p1+p2=p1′+p2′。
(2)动能不增加:E k1+E k2≥E k1′+E k2′或p212m1+p222m2≥p1′22m1+p2′22m2。
(3)速度要符合情景。
①若碰前两物体同向运动,则应有v后>v前,碰后原来在前的物体速度一定增大,若碰后两物体同向运动,则应有v′前≥v′后。
②碰前两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不可能都不改变。
三动量和能量观点的综合应用1.解动力学问题的三个基本观点(1)力的观点:运用牛顿定律结合运动学知识解题,可处理匀变速运动问题。
(2)能量观点:用动能定理和能量守恒观点解题,可处理非匀变速运动问题。
动量和动量定理知识梳理知识点一、动量1.定义:运动物体的质量和速度的乘积叫做物体的动量,通常用p来表示。
2.表达式:p=mv。
3.单位:kg·m/s。
4.标矢性:动量是矢量,其方向和速度方向相同。
5.动量、动能、动量变化量的比较知识点二、动量定理1.冲量(1)定义:力和力的作用时间的乘积叫做这个力的冲量。
公式:I=Ft。
(2)单位:冲量的单位是牛·秒,符号是N·s。
(3)方向:冲量是矢量,恒力冲量的方向与力的方向相同。
2.动量定理(1)内容:物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化。
(2)表达式:Ft=Δp=p′-p。
(3)矢量性:动量变化量的方向与合外力的方向相同,可以在某一方向上用动量定理。
[思考判断](1)两物体的动量相等,动能也一定相等。
( )(2)动量变化的大小,不可能等于初末状态动量大小之和。
( )(3)物体的动量变化量等于某个力的冲量。
( )(4)物体沿水平面运动,重力不做功,重力的冲量也等于零。
( )(5)物体的动量越大,则物体的惯性就越大。
( )答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×考点精练考点一动量、冲量的理解及计算1.冲量和动量的比较2.冲量和功的区别(1)冲量和功都是过程量。
冲量是表示力对时间的积累作用,功表示力对位移的积累作用。
(2)冲量是矢量,功是标量。
(3)力作用的冲量不为零时,力做的功可能为零;力做的功不为零时,力作用的冲量一定不为零。
对应训练1.[动量的理解]下列关于动量的说法正确的是( )A.质量大的物体动量一定大B.速度大的物体动量一定大C.两物体动能相等,动量不一定相同D.两物体动能相等,动量一定相等解析动量等于运动物体质量和速度的乘积,动量大小与物体质量、速度两个因素有关,A、B错;由动量大小和动能的表达式得出p=2mE k,两物体动能相同,质量关系不明确,并且动量是矢量,动能是标量,故D错,C正确。
2.[冲量、动量的理解]如图1所示,竖直面内有一个固定圆环,MN是它在竖直方向上的直径。
两根光滑滑轨MP、QN的端点都在圆周上,MP>QN。
将两个完全相同的小滑块a、b 分别从M、Q点无初速度释放,在它们各自沿MP、QN运动到圆周上的过程中,下列说法中正确的是( )图1A.合力对两滑块的冲量大小相同B.重力对a滑块的冲量较大C.弹力对a滑块的冲量较小D.两滑块的动量变化大小相同解析这是“等时圆”,即两滑块同时到达滑轨底端。
合力F=mg sin θ(θ为滑轨倾角),F a>F b,因此合力对a滑块的冲量较大,a滑块的动量变化也大;重力的冲量大小、方向都相同;弹力F N=mg cos θ,F N a<F N b,因此弹力对a滑块的冲量较小。
故选项C正确。
答案 C3.[用I=Ft计算恒力冲量]如图2所示,质量为m的小滑块沿倾角为θ的斜面向上滑动,经过时间t1,速度为零并又开始下滑,经过时间t2回到斜面底端,滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为F f。
在整个运动过程中,重力对滑块的总冲量为( )图2A.mg(t1+t2)sin θB.mg(t1-t2)sin θC.mg(t1+t2) D.0解析重力是恒力,重力的冲量等于重力与重力作用时间的乘积,即整个运动过程中重力的冲量为mg(t1+t2)。
选项C正确。
考点二动量定理的理解及应用1.对动量定理的理解(1)动量定理的表达式Ft=p′-p是矢量式,右边是物体受到的所有外力的总冲量,而不是某一个力的冲量。
其中F是所有外力的合力,它可以是恒力,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。
(2)动量定理的表达式Ft=p′-p说明了两边的因果关系,即合外力的冲量是动量变化的原因。
(3)动量定理说明的是合外力的冲量I合和动量变化量Δp的关系,合外力的冲量由动量的变化量反映出来,I合与Δp不仅大小相等,方向也相同。
(4)动量定理具有普适性,动量定理不仅适用于恒力作用,也适用于变力作用。
2.动量定理的要点(1)矢量式。
(2)F既可以是恒力也可以是变力。
(3)冲量是动量变化的原因。
(4)由Ft=p′-p,得F=p′-pt=Δpt,即物体所受的合力等于物体的动量对时间的变化率。
3.用动量定理解释现象(1)Δp一定时,F的作用时间越短,力就越大;时间越长,力就越小。
(2)F一定,此时力的作用时间越长,Δp就越大;力的作用时间越短,Δp就越小。
分析问题时,要把哪个量一定,哪个量变化搞清楚。
【典例】[用动量定理求变力的冲量]如图3所示,一质量为m的滑块在固定于竖直平面的半径为R的光滑轨道内运动,若滑块在圆心等高处C点由静止释放,则滑块从C点到达最低点B的过程中所受合力的冲量大小为多大?方向如何?图3解析 根据机械能守恒定律,有mgR =12mv 2B 所以v B =2gR根据动量定理I =mv B -0=m 2gR冲量I 的方向一定与v B 的方向相同,水平向右。
答案 m 2gR 水平向右 【拓展延伸】在【典例】中,若滑块在圆轨道上运动时能够到达圆周的最高点,且这时对轨道压力刚好为0,则滑块从A 点沿轨道到达最低点B 的过程中所受到的合力的冲量的大小多大?方向如何?解析 滑块在A 点时对轨道压力刚好为0,说明此时物体只受重力。
mg =m v 2AR,v A =Rg从A 到B 机械能守恒,有mg ·2R +12mv 2A =12mv 2Bv B =5Rg根据动量定理,并设向左方向为正,则I =m (-v B )-mv A=-m (5Rg +Rg )=-(5+1)m Rg 答案 (5+1)m Rg 方向水平向右 对应训练1.[用动量定理解释生活现象]人从高处跳到低处时,为了安全,一般都是让脚尖先着地,这是为了( )A .减小地面对人的冲量B .使人的动量变化减小C .减小地面对人的冲力D .增大人对地面的压强,起到安全保护作用解析 人从高处跳下落地时的速度是一定的,与地面接触的过程中,人的动量变化是定值,所受到的冲量也是一定的,但脚尖先着地增加了缓冲时间,使得人所受冲力减小,起到安全保护作用,这个过程中人对地面的压强也相应减小。
选项C 正确。
答案 C2.[用动量定理求变力冲量]一个质量为m =100 g 的小球从h =0.8 m 的高处自由下落,落到一个厚软垫上,若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了t =0.2 s ,规定竖直向下的方向为正,则在这段时间内,软垫对小球的冲量为(取g =10 m/s 2)( )A .0.6 N·sB .0.4 N·sC .-0.6 N ·sD .-0.4 N·s解析 设小球自由下落h =0.8 m 的时间为t 1,由h =12gt 2得t 1=2hg=0.4 s 。
如设I N 为软垫对小球的冲量,并令竖直向下的方向为正方向,则对小球整个运动过程运用动量定理得mg (t 1+t 2)+I N =0,解得I N =-0.6 N·s。
负号表示软垫对小球的冲量方向和重力的方向相反。
故选项C 正确。
答案 C3.[用动量定理求动量变化]如图4所示,跳水运动员(图中用一小圆圈表示),从某一峭壁上水平跳出,跳入湖水中,已知运动员的质量m =60 kg ,初速度v 0=10 m/s 。
若经过1 s 时,速度大小为v =10 2 m/s ,则在此过程中,运动员动量的变化量为(g =10 m/s 2,不计空气阻力)( )图4A .600 kg·m/sB .600 2 kg·m/sC .600(2-1) kg·m/sD .600(2+1) kg·m/s解析 根据动量定理得:Δp =mgt =60×10×1 kg·m/s=600 kg·m/s,故选项A 正确。
答案 A4.[动量定理的应用](2015·安徽理综,22)一质量为0.5 kg 的小物块放在水平地面上的A 点,距离A 点5 m 的位置B 处是一面墙,如图5所示。
物块以v 0=9 m/s 的初速度从A 点沿AB 方向运动,在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s ,碰后以6 m/s 的速度反向运动直至静止。
g 取10 m/s 2。
图5(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ;(2)若碰撞时间为0.05 s ,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F ; (3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W 。
解析 (1)对小物块从A 运动到B 处的过程中 应用动能定理-μmgs =12mv 2-12mv 20①代入数值解得μ=0.32②(2)取向右为正方向,碰后滑块速度v ′=-6 m/s由动量定理得:F Δt =mv ′-mv ③ 解得F =-130 N④其中“-”表示墙面对物块的平均力方向向左。
(3)对物块反向运动过程中应用动能定理得 -W =0-12mv ′2⑤解得W =9 J答案 (1)0.32 (2)130 N (3)9 J 方法技巧1.用动量定理解题的基本思路2.动量定理的应用技巧(1)应用I =Δp 求变力的冲量如果物体受到大小或方向改变的力的作用,则不能直接用I =Ft 求冲量,可以求出该力作用下物体动量的变化Δp ,等效代换得出变力的冲量I 。
(2)应用Δp =F Δt 求动量的变化例如,在曲线运动中,速度方向时刻在变化,求动量变化(Δp =p 2-p 1)需要应用矢量运算方法,计算比较复杂。
如果作用力是恒力,可以求恒力的冲量,等效代换得出动量的变化。
随堂检测1.[对动量变化的理解]质量为5 kg 的小球以5 m/s 的速度竖直落到地板上,随后以3 m/s 的速度反向弹回,若取竖直向下的方向为正方向,则小球动量的变化为( )A.10 kg·m/sB.-10 kg·m/sC.40 kg·m/sD.-40 kg·m/s2.[动量]如图所示,PQS 是固定于竖直平面内的光滑的14圆周轨道,圆心O 在S 的正上方.在O 和P 两点各有一质量为m 的小物块a 和b ,从同一时刻开始,a 自由下落,b 沿圆弧下滑.下列说法正确的是( )A.a 比b 先到达S ,它们在S 点的动量不相等B.a 与b 同时到达S ,它们在S 点的动量不相等C.a 比b 先到达S ,它们在S 点的动量相等D.b 比a 先到达S ,它们在S 点的动量相等3.[动量定理、冲量](多选)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中,正确的是( )A.在两个相同的时间间隔内,石块受到的冲量相同B.在两个相同的时间间隔内,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4.[对冲量的理解]如图所示,两个质量相同的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止自由滑下,在到达斜面底端的过程中( )A.重力的冲量相同B.弹力的冲量相同C.合力的冲量相同D.合力的冲量大小相同5.[动量定理、动能定理]物体在恒定的合力F作用下做直线运动,在时间Δt1内速度由0增大到v,在时间Δt2内速度由v增大到2v.设F在Δt1内做的功是W1,冲量是I1;在Δt2内做的功是W2,冲量是I2.那么( )A.I1<I2,W1=W2B.I1<I2,W1<W2C.I1=I2,W1=W2D.I1=I2,W1<W2参考答案1.答案:D 解析:动量的变化是末动量减去初动量,规定了竖直向下为正方向,则小球的初动量p 1=mv 1=25 kg·m/s,末动量p 2=mv 2=-15 kg·m/s ,所以动量的变化Δp =p 2-p 1=-40 kg·m/s.2.答案:A 解析:由机械能守恒定律可知,两物体在同一高度处下落,最后速度的大小相同,但因为b 物块沿竖直方向的分速度小于a 物块沿竖直方向的速度,所以a 物块先到达S 点;此时a 物块的速度方向为竖直向下,b 物块的速度方向为水平向左,所以两物块的动量不相同.3.答案:ABD 解析:不计空气阻力,石块只受重力作用,无论路程怎样,只要两个过程的时间相同,重力的冲量就相同,A 项正确.由动量定理可知,石块动量的增量等于它受到的冲量,由于在两个相同的时间间隔内,石块受到重力的冲量相同,所以动量的增量必然相同,B 项正确.由于石块下落时在竖直方向上做加速运动,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,所以动量的增量不同,C 项错误.根据动能定理,外力对石块所做的功等于石块动能的增量,由于石块只受重力的作用,且在重力的方向上石块的位移相同,所以重力做的功就相同,因此动能增量就相同,D 项正确.4.答案:D 解析:重力的冲量I G =mg ·t ,物体下滑时间不同,故I G 不同,A 项错误.弹力与斜面垂直,两物块所受弹力方向不同,故弹力的冲量不同,B 项错误.两物块所受合力的方向平行于斜面,故合力的冲量方向也与斜面平行,所以合力的冲量不同,C 项错误.由机械能守恒定律可知,物体到达底端时的速率相同,又两物体的质量相同,所以由I =mv 知,合力的冲量大小相同,故D 项正确.5.答案:D 解析:在Δt 1时间内I 1=F Δt 1=mv ,在Δt 2时间内,I 2=F Δt 2=2mv -mv =mv ,所以I 1=I 2.又因为W 1=12mv 2,W 2=12m (2v )2-12mv 2=32mv 2,故W 1<W 2,D 项正确.。