北京專用2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí)專題七動(dòng)量課件.ppt

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考點(diǎn)清單,考點(diǎn)一沖量、動(dòng)量和動(dòng)量定理考向基礎(chǔ)一、沖量1.定義:力與力的作用時(shí)間的乘積叫力的沖量。2.定義式:I=Ft。3.標(biāo)矢性:力是矢量,所以沖量也是矢量。4.過程性:沖量是描述力對(duì)物體作用的時(shí)間積累效應(yīng)的物理量。力越大,作用時(shí)間越長,沖量就越大。5.絕對(duì)性:由于力和時(shí)間都與參考系的選擇無關(guān),因此沖量也跟參考系的選擇無關(guān),另外物體受某個(gè)力的沖量只取決于這個(gè)力及其作用時(shí)間,與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、是否受其他力無關(guān)。,6.單位:牛頓秒,符號(hào)Ns。7.解釋:(1)沖量表達(dá)式I=Ft只適用于計(jì)算恒力的沖量,計(jì)算變力的沖量一般用動(dòng)量定理。(2)以時(shí)間為橫軸,力為縱軸,畫出變力隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像,如圖所示,該圖線與時(shí)間軸圍成的“面積”(圖中陰影部分)表示了力的沖量的大小。,二、動(dòng)量1.定義:物體的質(zhì)量(m)跟其速度(v)的乘積(mv)叫做物體的動(dòng)量,用符號(hào)p表示。2.定義式:p=mv。3.單位:千克米/秒,符號(hào)kgm/s。4.標(biāo)矢性:矢量,方向與速度方向相同。5.狀態(tài)量:對(duì)應(yīng)于某一個(gè)時(shí)刻或某一位置。6.相對(duì)性:與參考系有關(guān),通常取地面為參考系。7.引入意義:(1)為了描述力作用一段時(shí)間后對(duì)物體產(chǎn)生的效果。(2)為了揭示相互作用的物體系統(tǒng),在作用過程中遵循的規(guī)律。,三、動(dòng)量定理1.內(nèi)容:物體在一個(gè)過程始末的動(dòng)量變化量等于它在這個(gè)過程中所受力的沖量。2.表達(dá)式:p-p=I或mv-mv=F合t。3.對(duì)象:單個(gè)物體或多個(gè)物體組成的系統(tǒng)。4.使用范圍:宏觀、微觀、低速、高速都適用。5.解釋:(1)動(dòng)量定理是牛頓第二定律的變形,根據(jù)F合=可知,合外力等于物體動(dòng)量的變化率。(2)動(dòng)量定理表達(dá)式F合t=mv-mv是一個(gè)矢量表達(dá)式,應(yīng)用時(shí)需規(guī)定正方向。(3)合外力的沖量是物體動(dòng)量變化的原因,物體動(dòng)量變化是合外力沖量產(chǎn)生的必然結(jié)果。,考向突破考向一沖量、動(dòng)量和動(dòng)量定理1.沖量和功的比較,2.動(dòng)量與動(dòng)能,例1一高空作業(yè)的工人重為600N,系一條長為L=5m的安全帶,若工人不慎跌落時(shí)安全帶的緩沖時(shí)間t=1s,則安全帶受的沖力是多大?(g取10m/s2),解法二(全過程法)在整個(gè)下落過程中對(duì)工人應(yīng)用動(dòng)量定理,在整個(gè)下落過程中,重力的沖量大小為mg,拉力F的沖量大小為Ft。初、末動(dòng)量都是零,取向下為正方向,由動(dòng)量定理得mg-Ft=0解得F=1200N由牛頓第三定律知,安全帶所受的沖力F=F=1200N,方向豎直向下。,答案1200N,考向二用動(dòng)量定理解決連續(xù)流體的作用問題解決流體、微粒的持續(xù)作用問題時(shí),一般先轉(zhuǎn)化為一很短時(shí)間內(nèi)的作用問題,再應(yīng)用動(dòng)量定理求解。,例2高壓采煤水槍出水口的橫截面積為S,水的射速為v,射到煤層上后,水的速度變?yōu)榱?若水的密度為,求水對(duì)煤層的沖力大小。,解析設(shè)在t時(shí)間內(nèi)射出的水的質(zhì)量為m,則m=Svt,以m的水為研究對(duì)象,它在t時(shí)間內(nèi)動(dòng)量變化為p=m(0-v)=-Sv2t。設(shè)F為水對(duì)煤層的沖力,F為煤層對(duì)水的反沖力,以F的方向?yàn)檎较?。根?jù)動(dòng)量定理(忽略水的重力)有Ft=-Sv2t,所以F=-Sv2。根據(jù)牛頓第三定律得F=-F=Sv2。,答案Sv2,考點(diǎn)二動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用考向基礎(chǔ)動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用,考向突破考向一動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用1.明確系統(tǒng)由哪幾部分組成。2.對(duì)系統(tǒng)中各物體進(jìn)行受力分析,分清哪些是內(nèi)力,哪些是外力。3.看所有外力的合力是否為零,或內(nèi)力是否遠(yuǎn)大于外力,從而判定系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒。4.若系統(tǒng)所受合外力不為零,但內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí),系統(tǒng)的動(dòng)量近似守恒。5.若系統(tǒng)所受合外力不為零,但在某一方向上的合力為零,則在這個(gè)方向上動(dòng)量守恒。,例3(多選)如圖所示,A、B兩物體質(zhì)量之比mAmB=32,原來靜止在平板小車C上,A、B間有一根被壓縮的彈簧,地面光滑,當(dāng)彈簧突然釋放后,則()A.若A、B與平板車上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,A、B組成的系統(tǒng)的動(dòng)量守恒B.若A、B與平板車上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,A、B、C組成的系統(tǒng)的動(dòng)量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B組成的系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C組成的系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,解析如果A、B與平板車上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,彈簧釋放后A、B分別相對(duì)于小車向左、向右滑動(dòng),它們所受的滑動(dòng)摩擦力FA向右,FB向左。由于mAmB=32,所以FAFB=32,則A、B組成的系統(tǒng)所受的外力之和不為零,故其動(dòng)量不守恒,A選項(xiàng)錯(cuò)誤。對(duì)A、B、C組成的系統(tǒng),A、B與C間的摩擦力為內(nèi)力,該系統(tǒng)所受的外力為豎直方向上的重力和支持力,它們的合力為零,故該系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,B、D選項(xiàng)均正確。若A、B所受摩擦力大小相等,則A、B組成的系統(tǒng)所受外力之和為零,故其動(dòng)量守恒,C選項(xiàng)正確。,答案BCD,考向二“人舟”問題中的動(dòng)量守恒在不計(jì)水的阻力時(shí),“人舟”問題可以應(yīng)用動(dòng)量守恒定律求解。這類問題實(shí)際上也屬于近似的動(dòng)量守恒。,例4長為L、質(zhì)量為M的小船停在靜水中,一個(gè)質(zhì)量為m的人立在船頭,若不計(jì)水的黏滯阻力,當(dāng)人從船頭走到船尾的過程中,人和船對(duì)地面的位移各是多大?,解析設(shè)某時(shí)刻人對(duì)地的速率和位移分別為v1、x1,船對(duì)地的速率和位移分別為v2和x2,根據(jù)動(dòng)量守恒得mv1-Mv2=0因?yàn)樵谌藦拇^走到船尾的整個(gè)過程中系統(tǒng)的動(dòng)量時(shí)刻守恒,對(duì)式兩邊同乘t,得mx1-Mx2=0式為人對(duì)地的位移和船對(duì)地的位移關(guān)系。由圖還可看出:,x1+x2=L聯(lián)立兩式得,答案見解析,考點(diǎn)三動(dòng)量和能量的綜合應(yīng)用考向基礎(chǔ)一、碰撞,二、爆炸,三、反沖,四、研究動(dòng)力學(xué)問題的三大觀點(diǎn),考向突破考向一碰撞1.彈性碰撞:碰撞結(jié)束后,形變?nèi)肯?動(dòng)能沒有損失,不僅動(dòng)量守恒,而且初、末動(dòng)能相等。m1v1+m2v2=m1v1+m2v2m1+m2=m1v12+m2v22v1=v2=若v2=0,即“一動(dòng)一靜”的彈性碰撞,碰后二者速度分別為v1=v1,v2=v1此時(shí),如果m1=m2,則v1=0,v2=v1,二者速度互換;如果m1m2則v1v前,否則無法實(shí)現(xiàn)碰撞。碰撞后,原來在前的物體的速度一定增大,且原來在前的物體速度大于或等于原來在后的物體的速度,即v前v后,否則碰撞沒有結(jié)束。如果碰前兩物體相向運(yùn)動(dòng),則碰后,兩物體的運(yùn)動(dòng),方向不可能都不改變,除非兩物體碰撞后速度均為零。,例6如圖所示,光滑水平面上有大小相同的A、B兩球在同一直線上運(yùn)動(dòng)。兩球質(zhì)量關(guān)系為mB=2mA,規(guī)定向右為正方向,A、B兩球的動(dòng)量均為6kgm/s,運(yùn)動(dòng)中兩球發(fā)生碰撞,碰撞后A球的動(dòng)量增量為-4kgm/s,則()A.左方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為25B.左方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為110C.右方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為25D.右方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為110,解析由兩球的動(dòng)量都是6kgm/s可知,運(yùn)動(dòng)方向都向右,且能夠相碰,說明左方是質(zhì)量小速度大的小球,故左方是A球。碰后A球的動(dòng)量減少了4kgm/s,即A球的動(dòng)量為2kgm/s,由動(dòng)量守恒定律得B球的動(dòng)量變?yōu)?0kgm/s,則A、B兩球速度大小之比為25,故選項(xiàng)A是正確的。,答案A,考向二動(dòng)量和能量的綜合應(yīng)用1.弄清有幾個(gè)物體參與運(yùn)動(dòng),并劃分清楚物體的運(yùn)動(dòng)過程。2.進(jìn)行正確的受力分析,明確各過程的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。3.在光滑的平面或曲面上運(yùn)動(dòng)的物體、做拋體運(yùn)動(dòng)的物體(不計(jì)阻力),機(jī)械能一定守恒;碰撞、子彈打木塊、不受其他外力作用的兩物體相互作用問題,一般考慮用動(dòng)量守恒定律分析。4.如含摩擦生熱問題,則考慮用能量守恒定律分析。,例7如圖所示,光滑水平面上有一質(zhì)量M=4.0kg的平板車,車的上表面是一段長L=1.5m的粗糙水平軌道,水平軌道左側(cè)連一半徑R=0.25m的光滑四分之一圓軌道,圓弧軌道與水平軌道在點(diǎn)O處相切。一質(zhì)量m=1.0kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從平板車的右端以水平向左的初速度v0滑上平板車,小物塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5,小物塊恰能到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)A。取g=10m/s2,求:(1)小物塊滑上平板車的初速度v0的大小;(2)小物塊與車最終相對(duì)靜止時(shí),它距點(diǎn)O的距離大小。,解析(1)平板車和小物塊組成的系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒,設(shè)小物塊到達(dá)圓弧軌道最高點(diǎn)A時(shí),二者的共同速度為v1由動(dòng)量守恒得:mv0=(M+m)v1由能量守恒得:m-(M+m)=mgR+mgL聯(lián)立得v0=5m/s(2)設(shè)小物塊最終與車相對(duì)靜止時(shí),二者的共同速度為v2,從小物塊滑上平板車,到二者相對(duì)靜止的過程中,由動(dòng)量守恒得:mv0=(M+m)v2設(shè)小物塊與車最終相對(duì)靜止時(shí),它距O點(diǎn)的距離為x,由能量守恒得:,m-(M+m)=mg(L+x)聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得:x=0.5m,答案(1)5m/s(2)0.5m,方法技巧,方法1動(dòng)量和能量綜合應(yīng)用的幾個(gè)典型模型1.“彈簧”模型兩個(gè)或兩個(gè)以上物體與彈簧組成的系統(tǒng)在相互作用的過程中,在能量方面,若系統(tǒng)所受的重力和彈簧彈力以外的其他力不做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒。若還有其他外力和內(nèi)力做功,這些力做功之和等于系統(tǒng)機(jī)械能的改變量。做功之和為正,系統(tǒng)總機(jī)械能增加,反之減少。在相互作用過程特征方面,彈簧兩端物體把彈簧拉伸至最長(或壓縮至最短)時(shí),兩端的物體具有相同的速度,彈簧的彈性勢(shì)能最大。如系統(tǒng)每個(gè)物體除彈簧彈力外所受合力為零,當(dāng)彈簧為自然長度時(shí),系統(tǒng)內(nèi)彈簧某一端的物體具有最大速度。,例1如圖,光滑水平直軌道上有三個(gè)質(zhì)量均為m的物塊A、B、C。B的左側(cè)固定一輕彈簧(彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不計(jì))。設(shè)A以速度v0朝B運(yùn)動(dòng),壓縮彈簧;當(dāng)A、B速度相等時(shí),B與C恰好相碰并粘接在一起,然后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。假設(shè)B和C碰撞過程時(shí)間極短。求從A開始?jí)嚎s彈簧直至與彈簧分離的過程中,()整個(gè)系統(tǒng)損失的機(jī)械能;()彈簧被壓縮到最短時(shí)的彈性勢(shì)能。,解題思路(1)機(jī)械能損失在B與C發(fā)生完全非彈性碰撞的過程中;(2)彈簧被壓縮到最短時(shí),三者共速。,解析()從A壓縮彈簧到A與B具有相同速度v1時(shí),對(duì)A、B與彈簧組成的系統(tǒng),由動(dòng)量守恒定律得mv0=2mv1此時(shí)B與C發(fā)生完全非彈性碰撞,設(shè)碰撞后的瞬時(shí)速度為v2,損失的機(jī)械能為E,對(duì)B、C組成的系統(tǒng),由動(dòng)量守恒和能量守恒定律得mv1=2mv2m=E+(2m)聯(lián)立式得E=m()由式可知v2u=2m/s,所以v=4m/s即物塊B與物塊A第一次碰撞前的速度大小設(shè)物塊A、B第一次碰撞后的速度分別為v2、v1,取向左為正方向,由動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律得mv=mv1+Mv2mv2=m+M解得v1=-v=-2m/s,v2=2m/s,上時(shí)的速度大小為v3=1m/s,繼而與物塊A發(fā)生第3次碰撞。設(shè)第2次碰撞到第3次碰撞之間,物塊B在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2由動(dòng)量定理得:mgt2=2mv3解得t2=v1=v=24s=2s可知:物塊B與物塊A第n次碰撞后物塊B在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tn=4s(n=1,2,3),t1、t2、t3構(gòu)成無窮等比數(shù)列,公比q=由無窮等比數(shù)列求和公式得t總=t1,可知當(dāng)n時(shí),t總=4s=8s則物塊B經(jīng)第一次與物塊A碰撞后在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為8s,答案(1)60N(2)12J(3)8s,