高二物理第二冊（必修加選修）第八章第1-2節(jié)沖量和動量；動量定理 人教版

用心 愛心 專心 高二物理第二冊 必修加選修 第八章第高二物理第二冊 必修加選修 第八章第 1 2 節(jié)沖量和動量 動量節(jié)沖量和動量 動量 定理定理 人教版人教版 本講教育信息本講教育信息 一一 教學內(nèi)容 教學內(nèi)容 第八章 動量 第一節(jié) 沖量和動量 第二節(jié) 動量定理 二 知識要點 理解動量概念及其物理意義 理解沖量概念及其物理意義 理解動量定理意義會用動 量定理求平均沖力 三 重點 難點解析 一 沖量 1 定義 力和力的作用時間的乘積叫沖量 定義式FtI 2 沖量是矢量 方向由力的方向決定 若力是恒力則沖量方向與力的方向一致 若力不 是恒力則由平均力確定沖量方向 3 沖量的單位牛 秒 記作sN 4 沖量的物理意義 沖量是力 F 在時間 t 內(nèi)的積累效果 不是瞬時效果 如汽車啟動時 為了達到相同的速度 牽引力要作用一段時間 而牽引力大小不同 作用時間也不同 牽 引力大 加速時間短 牽引力小 加速時間就要長 沖量就是描述力在一段時間內(nèi)總的 作用 多大和方向如何 5 力和沖量的區(qū)別 力 F 和沖量都是描述力的作用效果的物理量都是矢量 力是描Ft 述瞬時作用大小 力大則物體運動狀態(tài)改變得快 而沖量是力在一段時間內(nèi)總的效果 不 只與力的大小有關還與作用時間有關 較大的力作用較短的時間 與較小的力作用較長的 時間起的作用是相同的 使物體運動狀態(tài)改變多少是相同的 沖量是過程量 6 沖量的計算 只適合于恒力計算沖量FtI 其中 F 是幾個力的合力 即有幾個力同時作用 tFtFtFI 21合 若幾個力作用時間不等 nnt FtFtFI 2211 二 動量 1 定義 物體的質(zhì)量與速度的乘積叫動量 定義式式中取地球作參考系mvP v 2 動量是矢量 方向與瞬時速度方向相同 v 3 動量單位 千克 米 秒記作smkg 4 物理意義 速度是狀態(tài)量 速度與質(zhì)量乘積也是狀態(tài)量 相同動量的物體不管速度大 小 質(zhì)量大小 克服相同阻力運動的時間相同 即它們具有的做機械運動的本領是相同的 用心 愛心 專心 5 動量與速度 動能的區(qū)別 速度是描述運動狀態(tài)的物理量 只能 從它是如何運動 的角度來描述運動 不能反 應物體與外界聯(lián)系 動量是從物體運動與外界的聯(lián)系即相互作用角度來描述物體是怎樣運動的 除了說明 它現(xiàn)在怎樣運動 還說明它將來克服阻力時會怎樣 動量與動能也不相同 動能的大小是物體克服阻力 別的形式的能量可增加多少 如 物體克服摩擦力做功 動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 動能減少多少 內(nèi)能就增加多少 而動量減少的 值與內(nèi)能增加的值不相等 動量的改變是與外力的沖量相對應的 動能的變化與外力功相對應 6 動量變化 動量變化是末動量與初動量之差 公式為它應是矢量之差 用平行四邊 12 PPP 形求出 如下圖 1 PP 2 PP P2 P1 P 三 動量定理 1 表述 物體所受合外力的沖量等于物體動量的變化 公式 00 PPmvmvI tt 2 動量定理的意義 1 力對時間的積累效果是物體的動量發(fā)生變化的原因 沖量是與作用過程有關的物 理量 作用結果使物體的運動狀態(tài)改變一定的量 所以力的沖量是動量變化 多少和方向 的原因 2 動量定理是矢量關系 沖量與動量變化不只是大小相等 方向也相同 動量變化 的方向與合外力或合外力的平均力方向相同 運算中要用矢量運算法則 3 動量定理的分量式 利用動量定理的分量可解一個方向上動量變化 由正交分解法可以把動量和沖量都分解到正交的軸方向上 分解為和xy 0 P x P0 y P0 分解為和 分解為和 t P tx P ty PI x I y I xtxx PPI 0 ytyy PPI 0 4 沖力的意義 由動量定理得 叫沖力 t P F F 用心 愛心 專心 它是時間 t 內(nèi)的平均值 實際的作用力是變化幅度很大 而變化的時間很短 F 變化 是很快的 3 動量定理與牛頓第二運動定律的關系 由牛頓第二定律可導出動量定理 兩條規(guī)律都反映了外力與運動狀態(tài)改變之間的因果 關系 但它們反映的側面不同 牛頓第二定律說明了力與運動狀態(tài)改變的瞬時關系 動量 定理反映了一段時間內(nèi)力作用效果與狀態(tài)改變 多少 方向 關系 動量定理是力作用與始末狀態(tài)關系 可以不管某一時刻力的瞬時值 更適合于變力作 用情況 如沖擊 碰撞 反沖運動等 牛頓第二定律只適用于宏觀 低速運動 動量定理適用范圍要寬得多 4 應用動量定理的解題步驟 應用動量定理解決的兩類題 一定已知沖量 沖力 求動量變化 一是已知動量變化 求沖量 沖力 解題步驟是 1 選擇恰當?shù)奈矬w或物體系作為研究對象 2 對研究對象進行受力分析 從而確定所研究過程中所受各力的沖量 3 選擇正方向 確定初 末態(tài)動量 4 根據(jù)動量定理列方程 求解 典型例題典型例題 例 1 關于恒力的沖量與功的關系 下列敘述正確的是 A 力做功 必有沖量 不為零 B 力有沖量必做功 C 力不做功 必沖量為零 D 力的沖量為 0 必不做功 解 解 做功是物體在力方向有位移 看物體是否有位移 沖量是力作用一段時間看時間 A D 正確 例 2 做平拋運動物體 第 1 秒內(nèi)和第 2 秒內(nèi)沖量比較 A 第 2 秒沖量比第 1 秒大 方向相同 B 第 2 秒沖量與第 1 秒內(nèi)沖量大小相等 方向不同 C 第 2 秒沖量與第 1 秒內(nèi)沖量大小相等 方向相同 D 由于平拋運動速度大小 方向隨時變化 不能確定 解 解 平拋物體受重力為恒力 第 1 秒 第 2 秒內(nèi)時間相同 所以第 1 秒內(nèi) 第 2 秒內(nèi) 沖量相等 C 正確 例 3 一個質(zhì)量為的鋼球以的速度向右運動碰到一豎直堅硬的障礙物后彈kg1 0sm 0 6 回 沿同一直線以的速度向左運動 碰撞前后鋼球的動量有沒有變化 變化了多sm 0 6 少 動量變化的方向怎樣 v0 vt 用心 愛心 專心 解析 解析 如圖示 設鋼球初速度為碰障礙物后速度為 動量有方向 設末速度 0 v t vmv 末動量 方向為正方向 0 PPP t 0 mvmvt skgm 2 1 6 1 061 0 為正與規(guī)定正方向相同smv 6 0 P 方向向左P 例 4 蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳 翻滾 并做各種空中動作 一個質(zhì)量是 的運動員 從離水平網(wǎng)面高處自由下落 著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面kg60m2 3 高處 已知運動員與網(wǎng)接觸時間為若把在這段時間內(nèi)網(wǎng)對運動員的作用力看作m0 5s2 1 恒力處理 求此力的大小 2 10smg 解析 解析 網(wǎng)對運動員的作用力只發(fā)生在運動員與網(wǎng)接觸的時間內(nèi) 作用前后 運動員的 動量是一定的 因此可由動量定理求解 F mg 以運動員為研究對象 取運動員與網(wǎng)作用的這段時間 運動員受兩個力 網(wǎng)的支持力 F 和重力 取向上為正 觸網(wǎng)前速度為離網(wǎng)時速度為 1 v 2 v 12 mvmvtmgF 11 2ghv 22 2ghv 代入已知數(shù) 求得 1 h 2 ht t vvm mgF 12 2 1 810 60 1060 N 3 105 1 例 5 如圖所示 水平地面上有兩個物塊 A 和 B 它們的質(zhì)量分別為 kgmA2 它們與地面之間的動摩擦因數(shù)均為 現(xiàn)物塊 A 以某一初速度滑行一段距kgmB1 02 0 離后 與靜止的滑塊 B 發(fā)生正碰 此后各自滑行一段距離后停下來 AB 運動的總時間分 別為 其碰撞時間可忽略不計 試求物塊 A 的初速度是多少 stA13 stB15 用心 愛心 專心 2 10smg v0 AB 解析 解析 物塊 AB 在運動中受力已知 運動時間已知 末狀態(tài)已知 由動量定理可求出 初狀態(tài) 取 AB 兩個為研究對象 豎直方向合力為零 在水平方向用動量定理 取初速度方向 為正 0 0 vmtftfI ABBAA BBAAA tftfvm 0 gmf AA gmf BB 代入 得 0B A B A t m m tgv sm 1 4 15 2 1 13 1002 0 模擬試題模擬試題 1 一恒力 F 與水平方向成角 作用在質(zhì)量為的物體上 作用時間為 力 F 的沖量 mt 為 F A B C D FtmgttF costFmg sin 2 關于物體的動量 下列敘述正確的是 A 動量越大 物體的慣性越大 B 同一物體動量越大 其速度越大 C 物體的動量越大 其受到的作用力的沖量越大 D 動量方向一定沿物體的運動方向 3 重 100N 的物體靜止在水平面上 物體與地面間的動摩擦因數(shù)為 0 4 現(xiàn)用水平推力 作用于物體上 在內(nèi) 物體受到合力的沖量大小為 NF30 s2 A B C D 0sN 80sN 60sN 20 4 如圖示 木塊 A 和 B 疊放在水平面上 輕推木塊 A B 會與 A 一起運動 猛擊 A 時 B 則不能與 A 一起運動 說明 A B A 輕推 A 時 A 對 B 沖量小 B 輕推 A 時 A 對 B 的沖量大 C 猛擊 A 時 A 對 B 的沖量大 D 猛擊 A 時 A 對 B 的沖量小 5 如圖所示 物體 A 和 B 用輕繩相連 掛在彈簧下靜止不動 A B 的質(zhì)量分別為和m 用心 愛心 專心 當連接 A B 的輕繩突然斷開后 物體 A 上升經(jīng)某一位置時的速度為 此時物體Mv B 下落速度大小為 那么這段時間里彈簧的彈力沖量大小為 u A B A B C D mvMumv Mumv uvm 6 如圖所示 質(zhì)量為 M 的小車在光滑的水平面上 以速度向左勻速運動 一質(zhì)量為 0 v 的小球從高為處自由下落 與小車碰撞后 反彈上升的高度也為 設 碰mhhmM 撞時的彈力 球與車之間的動摩擦因數(shù)為 小球彈起后的水平速度可能為 mgN v0 h 0 A B C D gh20gh22 0 v 7 質(zhì)量為的小球在光滑水平面上以的速度運動 用木棒擊打后 小球以kg4 0sm 10 的速度向相反方向運動 則小球動量變化大小為 方向為 sm 15smkg 8 物體在水平恒力作用下 沿水平面做直線運動的圖象如圖所示 比較第內(nèi) tv s1 第內(nèi) 第內(nèi)三段時間中 內(nèi)物體受到阻力最大 內(nèi)合力沖量最大 s2s3ss 內(nèi)合力沖量最小 s 8 6 4 2 0 123 v ms 1 t s 9 一個質(zhì)量為的物體豎直向上拋出后 測得物體從開始拋出到落回原點的總時間為 mt 空氣阻大小恒為 在時間 內(nèi)物體受到?jīng)_量比 填 大 小 相等 ftmgt 用心 愛心 專心 10 質(zhì)量的撐桿跳運動員從高處落到海綿墊上 經(jīng)后停止 kgm70 mh0 5 st1 1 則該運動員身體受到的平均沖力大小為 N 如果是落到普通砂坑中 經(jīng)停st1 0 2 下 砂坑對運動員的平均沖力為 N 2 10smg 11 如圖所示 放在光滑水平地面上的物體 AB 之間用一段輕繩連接 繩長 兩物體m1 質(zhì)量分別為 現(xiàn)用大小為的水平恒力拉物體 A 再帶動 B 一kgmA4 kgmB16 N8 起運動 末兩物體速度為 s4sm B A F 12 如圖所示 ABC 是一半徑為 R 的圓弧軌道 質(zhì)量為的物體從 A 端由靜止沿光 4 1 m 滑軌道滑下 經(jīng)時間 到達圓弧底端 速度大小為 求物體圓弧軌道上運動中軌道支持力tv 的沖量是多大 A