动量定理。
1.理解动量的的概念,知道冲量的意义; 2.理解动量,会计算一维动量变化;
3.理解动量变化和力之间的关系,会用来计算相关问题;
高频考点一动量动量定理。
例1.关于物体的动量,下列说法中正确的是( )
a.运动物体在任一时刻的动量方向,一定是该时刻的速度方向。
b.物体的加速度不变,其动量一定不变。
c.动量发生改变,物体所受外力一定变化。
d.物体的动量越大,其惯性越大。
变式**】(多选)用水平推力f推放在水平面上的物体,作用时间为t,此过程中物体始终不动。关于此过程中各力的冲量和功,下列说法正确的是( )
a.合力的冲量为0 b.摩擦力的冲量为ft c.推力的冲量为ft d.合力的功为0
举一反三】篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球。接球时,两手随球迅速收缩至胸前,这样做可以( )
a.减小球对手的冲量 b.减小球对手的冲击力。
c.减小球的动量变化量 d.减小球的动能变化量。
高频考点二动量定理的应用。
例2、(2016·全国ⅰ·35(2))某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为m的**玩具稳定地悬停在空中.为计算方便起见,假设水柱从横截面积为s的喷口持续以速度v0竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于s);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开.忽略空气阻力.已知水的密度为ρ,重力加速度大小为g.求:
1)喷泉单位时间内喷出的水的质量;
2)玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度.
举一反三】质量是60 kg的建筑工人,不慎从高空跌下,由于弹性安全带的保护,他被悬挂起来。已知安全带的缓冲时间是1.2 s,安全带长5 m,取g=10 m/s2,则安全带所受的平均冲力的大小为( )
a.500 n b.600 n c.1 100 n d.100 n
变式**】如图甲所示,一轻弹簧上端固定,下端悬挂着质量为m的物体a,其静止点为o,然后再用细线在a下面挂上另一个质量也为m的物体b(如图乙所示),平衡后将细线剪断,当物体a弹回到o点时的速度为v,而此时物体b下落的速度为u,不计空气阻力,则在这段时间里弹簧的弹力对物体a的冲量大小为( )
a.mvb.mu c.m(v-u) d.m(v+u)
举一反三】把一个质量为0.4 kg的小球,以3 m/s的速度水平抛出,经过0.4 s的时间小球落地,则小球的动量变化量的大小为(不计空气阻力,g=10 m/s2)(
a.1.2 kg·m/s b.1.6 kg·m/s c.2 kg·m/s d.4 kg·m/s
高频考点三 “微元法”在动量定理中的应用。
微元法就是从某一物理量、物理状态或物理过程中选取一个足够小的单元——微元作为研究对象的研究方法。微元法是物理解题中常用方法之一,在使用微元法解题时,常取时间元δt、长度元δl、面积元δs、质量元δm等。
例3、一截面积为s的竖直放置的水管向上持续喷水。水离开管口的速度为v,喷出的水全部击中一个质量为m的物块的底部,而后水无初速自由落下。物体停在距管口h处的高空不掉下,如图所示。
求h的大小。
方法技巧】微元法解题的思维程序。
1、隔离选择恰当微元作为突破整体研究的对象。微元可以是一小段线段、圆弧、一小块面积、一个小体积、小质量、一小段时间…… 应具有整体对象的基本特征。
2、将微元模型化如视作点电荷、质点、匀速直线运动、匀速转动…… 并运用相关物理规律,求解这个微元与所求物体的关联。
3、将一个微元的求解结果推广到其他微元,并充分利用各微元间的对称关系、矢量方向关系、近似极限关系,对各微元的解出结果进行叠加,以得出整体量的合理解答。
变式**】如图所示,在水平光滑的轨道上有一辆质量为300 kg,长度为2.5 m的装料车,悬吊着的漏斗以恒定的速率100 kg/s向下漏原料,装料车以0.5 m/s的速度匀速行驶到漏斗下方装载原料。
1)为了维持车速不变,在装料过程中需用多大的水平拉力作用于车上才行。
2)车装完料驶离漏斗下方仍以原来的速度前进,要使它在2 s内停下来,需要对小车施加一个多大的水平制动力。
4.【2016·全国卷ⅲ】【物理——选修35】
(2)如图1所示,水平地面上有两个静止的小物块a和b,其连线与墙垂直;a和b相距l,b与墙之间也相距l;a的质量为m,b的质量为m.两物块与地面间的动摩擦因数均相同,现使a以初速度v0向右滑动,此后a与b发生弹性碰撞,但b没有与墙发生碰撞.重力加速度大小为g.求物块与地面间的动摩擦因数满足的条件.
6.【2015·全国新课标ⅰ·35(2)】如图,在足够长的光滑水平面上,物体a、b、c位于同一直线上,a位于b、c之间。a的质量为,b、c的质量都为,三者都处于静止状态,现使a以某一速度向右运动,求和之间满足什么条件才能使a只与b、c各发生一次碰撞。
设物体间的碰撞都是弹性的。
7.【2015·全国新课标ⅱ·35(2)】9.滑块a、b沿水平面上同一条直线发生碰撞;碰撞后两者粘在一起运动;经过一段时间后,从光滑路段进入粗糙路段。两者的位置x随时间t变化的图像如图所示。
求:ⅰ)滑块a、b的质量之比;
ⅱ)整个运动过程中,两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比。
4.(2014·全国大纲卷,24)冰球运动员甲的质量为80.0 kg。当他以5.
0 m/s的速度向前运动时,与另一质量为100 kg、速度为3.0 m/s的迎面而来的运动员乙相撞。碰后甲恰好静止。
假设碰撞时间极短,求:
(1)碰后乙的速度的大小;(2)碰撞中总机械能的损失。
动量守恒定律。
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。
高频考点一动量守恒定律的理解及应用。
例1.在如图所示的装置中,木块b与水平桌面间的接触是光滑的,子弹a沿水平方向射入木块后留在其中,将弹簧压缩到最短。若将子弹、木块和弹簧合在一起作为系统,则此系统在从子弹开始射入到弹簧被压缩至最短的整个过程中( )
a.动量守恒,机械能守恒b.动量不守恒,机械能不守恒 c.动量守恒,机械能不守恒 d.动量不守恒,机械能守恒。
变式**】如图所示,质量m=10 kg的小车置于光滑水平面上,车上站着质量m=30 kg的小孩,开始人车以1 m/s的速度向右运动,后来小孩以相对车2 m/s的水平速度向右跳下,求小孩跳下后车的速度(设向右的方向为正方向)(
a.0.5 m/s b.2 m/s c.-0.5 m/s d.-2 m/s
举一反三】如图所示,在光滑水平面上静止着一倾角为θ,质量为m的斜面体b,现有一质量为m的物体a以初速度v0沿斜面上滑,若a刚好可到达b的顶端,且a、b具有共同速度,若不计a、b间的摩擦,则a到达顶端时速度的大小为( )
a. b. c. d.
变式**】如图所示,甲车质量为m1=m,在车上有质量为m=2m的人,甲车(连同车上的人)从足够长的斜坡上高h处由静止滑下,到水平地面后继续向前滑动,此时质量m2=2m的乙车正以v0的速度迎面滑来。为了避免两车发生碰撞,当两车相距适当距离时,人从甲车跳上了乙车。已知h=,不计地面和斜坡的摩擦,小车和人均可看做质点。
试求人跳离甲车的水平速度(相对地面)应满足什么条件?
高频考点二碰撞现象的特点和规律。
例2.(多选)质量分别为mp=1 kg、mq=2 kg的小球p、q静止在光滑的水平面上,现给小球p以水平的速度vp0=4 m/s沿直线朝小球q运动,并发生正碰,分别用vp、vq表示两小球碰撞结束的速度。则关于vp、vq的大小可能的是( )
a.vp=vq=m/s b.vp=-1 m/s,vq=2.5 m/s c.vp=1 m/s,vq=3 m/s d.vp=-4 m/s,vq=4 m/s
变式**】(多选)在光滑的水平面上小球a以速度v1沿直线运动,经一段时间与静止在水平面上的小球b发生弹性正碰,已知a、b两球的质量分别为m1、m2,碰后两球的速率分别为v1′、v2′。则( )
a.若m1=m2,则v2′=v1 b.若m1m2,则v2′=2v1 c.若m1m2,则v1′=-v1 d.若m1=m2,则v1′=v1
举一反三】如图所示,光滑水平直轨道上两滑块a、b用橡皮筋连接,a的质量为m。开始时橡皮筋松弛,b静止,给a向左的初速度v0。一段时间后,b与a同向运动发生碰撞并粘在一起,碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间a的速度的两倍,也是碰撞前瞬间b的速度的一半。
求:1)b的质量;(2)碰撞过程中a、b系统机械能的损失。
高频考点三动量和能量观点的综合应用。
例3、[2016·全国甲卷·35(2)]如图,光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体,斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s的速度向斜面体推出,冰块平滑地滑上斜面体,在斜面体上上升的最大高度为h=0.3 m(h小于斜面体的高度)。
已知小孩与滑板的总质量为m1=30 kg,冰块的质量为m2=10 kg,小孩与滑板始终无相对运动。取重力加速度的大小g=10 m/s2。
1)求斜面体的质量;(2)通过计算判断,冰块与斜面体分离后能否追上小孩?
变式**】两物块a、b用轻弹簧相连,质量均为2 kg,初始时弹簧处于原长,a、b两物块都以v=6 m/s的速度在光滑的水平地面上运动,质量为4 kg的物块c静止在前方,如图所示。b与c碰撞后二者会粘在一起运动。则在以后的运动中:
1)当弹簧的弹性势能最大时,物块a的速度为多大?
2)系统中弹性势能的最大值是多少?
动量和动量定理
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