③矢量性:沖量是矢量,其方向由力的方向決定。 (3)動量定理項 動量定理內(nèi)容 物體在一個過程的開始和結(jié)束時動量的變化等于該過程中該物體所受到的力的沖量。 表達式 p′-p=F plus t 或 mv′-mv=F plus t 表示總計。 外力的沖量是物體動量發(fā)生變化的原因。 向量公式(注意正方向的選擇) 2.動量守恒定律(1) 內(nèi)容:如果一個系統(tǒng)不受外力作用,或者外力的向量和為0,則這個總和系統(tǒng)的動力保持不變。 (2)表達式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'或p=p'。 (3)適用條件 ①理想守恒:如果系統(tǒng)不受外力作用或者外力合力為零,則系統(tǒng)動量守恒。 ②近似守恒:系統(tǒng)所受的合力不為零,但當內(nèi)力遠大于外力時,系統(tǒng)的動量可視為近似守恒。 ③方向守恒:當系統(tǒng)某一方向上的合力為零時,系統(tǒng)在該方向上的動量守恒。 測試點 1、動量定理的理解和應(yīng)用 1、應(yīng)用動量定理時,請注意:(1)動量定理的研究對象是粒子(或可視為物體的系統(tǒng))。 (2) 動量定理的表達式是一個向量表達式。 在一維情況下,每個向量必須選擇相同的正方向。 2、動量定理的應(yīng)用 (1)用動量定理解釋現(xiàn)象①物體的動量變化到一定量。 此時,力的作用時間越短,力就越大; 時間越長,力量越小。 ②當力一定時,力的作用時間越長,動量變化越大; 力的作用時間越短,動量變化越小。
(2) 用I=Δp求變力的沖量。 (3) 用Δp=F·Δt求物體在恒力作用下作曲線運動的動量變化。 ★要點總結(jié)★ 1.動量的性質(zhì) ①矢量性:方向與瞬時速度方向相同。 ②瞬時性:動量是描述物體運動狀態(tài)的量,是特定于某一時刻的量。 ③相對性:大小與參考系的選擇有關(guān)。 通常指的是相對于地面的動量。 3、動量、動能和動量變化之間的關(guān)系①動量變化:Δp=p′-p。 ②動能與動量的關(guān)系: 2.利用動量定理解決問題的基本思想 3.理解動量定理時要注意(1)動量定理說明沖量不僅是因物體動量變化的量度,也是物體動量變化的量度。 這里所說的沖量是作用在物體上的總外力的沖量(或作用在物體上的外力的沖量矢量和)。 (2)動量定理的研究對象是粒子(或者可以看作物體的系統(tǒng))。 (3)動量定理是一個過程定理。 解決問題時,必須清楚過程、初態(tài)和終態(tài)的動量。 (4) 動量定理的表達式是向量表達式。 在一維情況下,每個向量必須選擇指定的正方向。 (5)對于過程比較復雜的運動,可以分段使用動量定理,也可以整個過程使用動量定理。 4.用動量定理解釋現(xiàn)象。 動量定理所解釋的現(xiàn)象一般可分為兩類:一類是物體的動量發(fā)生一定程度的變化。 此時,力的作用時間越短,力就越大; 時間越長,力量越大。 小的。 另一種類型是當力恒定時。 這種情況下,力作用時間越長,動量變化越大; 力的作用時間越短,動量變化越小。 分析問題時,需要明確哪些量是不變的,哪些量是變化的。 ★典型案例★ 質(zhì)量為1kg的小球從距地面5m的高度自由落體。 忽略空氣阻力,落地后反彈高度為0.8m,落地時間為0.05s。 規(guī)定垂直向下為正方向,則球在擊中地面的過程中,動量的增量為m/s,則球?qū)Φ孛嫠┘拥钠骄?。 (小球與地面相互作用過程中,重力沖量不可忽略,g為10m/s2)【答案】-14;; [分析] 球落地前的速度為: ,球落地后的速度為: . 規(guī)定垂直向下為正方向,則小球的動量增量為: 。 根據(jù)動量定理:動量守恒定律速度計算公式,解為:,負號表示方向垂直向上。
【名師要點】根據(jù)速度位移公式,計算出球落地前后的速度,進而計算出球動量的增量。 根據(jù)動量定理,計算球?qū)Φ孛娴钠骄Υ笮『头较颍?本題考查了解動量定理和自由??落體運動位移速度公式的基本應(yīng)用,并知道公式的矢量性質(zhì)。 ★對于練習1★ 將兩個質(zhì)量相等的小物體從距地面相同的高度水平和垂直向上拋擲。 無論空氣阻力如何,投擲速度均為 。 以下關(guān)于這兩個小物體的說法哪一項是正確的? :() A. 落地時的速度相同 B. 落地時重力做功的瞬時功率相同 C. 投擲到落地時重力的沖量相同 D. 動量的變化率落地前兩個物體的動能相等 【答案】D 【名師要點】根據(jù)動能定理比較落地時的動能; 重力所做的功與路徑無關(guān),而是與第一個位置和最后一個位置之間的高度差有關(guān)。 通過比較運動時間來比較重力所做的功。 平均功率; 通過比較著陸時垂直方向的速度來比較重力做功的瞬時功率。 ★練習2★ 如圖1所示,質(zhì)量M=2kg的錘子從靜止狀態(tài)出發(fā),沿距樁面h=3.2m處的垂直軌道自由落體,擊中質(zhì)量m=6kg的木樁。 然后與木樁一起向下移動,經(jīng)過時間t=0.1s后停止移動。 求木樁向下移動時地面對木樁的平均阻力。 (錘子的橫截面比木樁的橫截面?。?【答案】240N 【名師主講】這道題是考動量定理和動量守恒定律; 關(guān)鍵是掌握這些定理的運用,正確選擇研究對象和研究過程,并明確積極的方向。 測試點2:動量守恒定律的條件及應(yīng)用1.動量守恒定律的應(yīng)用條件(1)前提:存在一個相互作用的物體系統(tǒng)。
(2)理想條件:系統(tǒng)不受外力作用。 (3)實際條件:系統(tǒng)所受的總外力為0。 (4)近似條件:系統(tǒng)中物體之間相互作用的內(nèi)力遠大于系統(tǒng)所受的外力。 (5)方向條件:如果系統(tǒng)在某一方向滿足上述條件,則該方向動量守恒。 2、動量守恒定律的表達式 (1) m1v1 + m2v2 = m1v1′ + m2v2′,對于兩個相互作用的物體組成的系統(tǒng),相互作用前的動量之和等于相互作用后的動量之和的互動。 (2) Δp1 = -Δp2,相互作用的兩個物體的動量增量相等且相反。 (3) Δp=0動量守恒定律速度計算公式,系統(tǒng)總動量增量為零。 ★要點總結(jié)★ 1.動量守恒定律的判斷 (1)動量守恒定律的研究對象是由相互作用的物體組成的系統(tǒng)。 系統(tǒng)動量是否守恒與選擇哪些對象作為系統(tǒng)以及分析哪些運動過程直接相關(guān)。 (2)在分析系統(tǒng)內(nèi)物體所受的力時,需要明確哪些是系統(tǒng)內(nèi)部的力,哪些是系統(tǒng)外物體對系統(tǒng)施加的力。 2、動量守恒定律的不同表達 (1) p=p′,系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p′。 (2) m1v1 + m2v2 = m1v1′ + m2v2′,對于兩個相互作用的物體組成的系統(tǒng),相互作用前的動量之和等于相互作用后的動量之和。 (3) Δp1=-Δp2,相互作用的兩個物體的動量增量相等且相反。 (4) Δp=0,系統(tǒng)總動量增量為零。
3、應(yīng)用動量守恒定律解決問題的步驟(1)明確研究對象,確定系統(tǒng)的構(gòu)成(系統(tǒng)包含哪些對象以及研究過程); (2) 進行受力分析,確定系統(tǒng)動量是否守恒(或某一方向動量是否守恒); (3) 指定正方向,確定初態(tài)和終態(tài)動量; (4) 列出(5)代入數(shù)據(jù),求出結(jié)果,必要時進行討論和解釋。 ★典型案例★如圖所示,將足夠長的木板A和木塊C放在上面同樣光滑的水平軌道,物體B放在A的左端,A、B、C的質(zhì)量分別為m、2m、3m,已知A、B一起以一定速度向右運動【答案】【名師聚焦】已知A、B一起以速度向右運動,求C、A相撞前的速度,根據(jù)下式求解C對A的沖量大小動量定理★對于練習1★在光滑的水平面上有一個足夠長、寬度為L的矩形區(qū)域。 只要物體在這個區(qū)域內(nèi),它就會受到向右的水平恒定力 F 的作用。 。 如圖所示放置兩個可以視為粒子的小球。 球 B 靜止在該區(qū)域的右邊界。 現(xiàn)在,球 A 在該區(qū)域的左邊界處從靜止狀態(tài)釋放。 球 A 向右加速并在右邊界與 B 相連。 球體碰撞(碰撞時間極短)。 如果兩個球只碰撞一次,并且兩個球之間的最終距離保持不變,則求 (i) 兩個球 A 和 B 的質(zhì)量比; (ii) A 系統(tǒng)和 B 系統(tǒng)在碰撞過程中機械能的損失。
【答】(一); (二)【分析】(二)碰撞過程中系統(tǒng)機械能損失: ⑥解:【名師亮點】本題主要考察動量守恒定律和函數(shù)關(guān)系。 這是一道中等難度的題。 本題考察動量守恒和能量守恒的綜合應(yīng)用。 知道碰撞后A、B的速度大小相等、方向相反,是解決本題的關(guān)鍵。 使用動量守恒求解問題時要注意速度的方向。 ★練習2★ 將質(zhì)量m1=0.98kg的小球A放在水平支架上。 一顆質(zhì)量m0=20g的子彈以水平初速度V0=300m/s擊中小球A并停留在那里。 隨后,A球被水平拋出,落入迎面而來的沙車中。 已知砂車質(zhì)量m2=2kg,砂車速度v1=2m/s,水平面光滑,不考慮球與支架之間的摩擦力。 ① 如果子彈擊中球A的過程需要△t=0.01s,那么子彈與球之間的平均力是多少? ②求B車的最終速度。 【答案】(1)588N (2)2/3m/s 【名師亮點】本題主要考察動量守恒定律以及動量定理的直接應(yīng)用。 要求學生正確分析物體的運動,并注意動量守恒定律的應(yīng)用。 提問時要明確正方向。