河北省滄州市高考物理一輪復(fù)習(xí) 第2節(jié) 動(dòng)量定理課件.ppt

二 動(dòng)量定理 引入 一 動(dòng)量定理 質(zhì)量為m的物體在合力f的作用下 經(jīng)過(guò)時(shí)間t 速度由v變?yōu)関 v f作用的時(shí)間為t 物體所受合外力的沖量等于物體的動(dòng)量變化 這就是動(dòng)量定理 表達(dá)式如上 由牛頓第二定律 f ma 所以 而 所以 即 二 對(duì)動(dòng)量定理的理解 1 動(dòng)量定理是矢量式 合外力的沖量方向與物體動(dòng)量變化的方向相同 合外力沖量的方向可以跟初動(dòng)量方向相同 也可以相反 例如 勻加速直線運(yùn)動(dòng)合外力沖量方向與初動(dòng)量方向相同 勻減速直線運(yùn)動(dòng)合外力沖量方向與初動(dòng)量方向相反 2動(dòng)量定理的應(yīng)用范圍廣闊事實(shí)證明 動(dòng)量定理不但適用于恒力 也適用于隨時(shí)間變化的變力 對(duì)于變力情況 動(dòng)量定理中的f應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值 動(dòng)量定理不僅可以解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題 還可以解決曲線運(yùn)動(dòng)中的有關(guān)問(wèn)題 將較難的計(jì)算問(wèn)題轉(zhuǎn)化為較易的計(jì)算問(wèn)題 動(dòng)量定理說(shuō)明的是合外力的沖量與動(dòng)量變化的關(guān)系 反應(yīng)力對(duì)時(shí)間的積累效果 與物體的初末動(dòng)量無(wú)必然聯(lián)系 動(dòng)量變化的方向與合外力的沖量方向相同 而物體在某一時(shí)刻的動(dòng)量方向跟合外力的沖量方向無(wú)必然聯(lián)系 定理不僅適用于單個(gè)物體 也適用于物體系 對(duì)物體系 只需分析系統(tǒng)受的外力 而不必考慮系統(tǒng)內(nèi)力 系統(tǒng)內(nèi)力不改變系統(tǒng)的總動(dòng)量 3 應(yīng)用動(dòng)量定理解題的一般步驟 1 確定研究對(duì)象和物理過(guò)程 并對(duì)研究對(duì)象做出受力分析 2 選定正方向 確定初末狀態(tài) 3 確定在物理過(guò)程中研究對(duì)象所受合外力的沖量和動(dòng)量的變化 4 由動(dòng)量定理列等式 統(tǒng)一單位后代入數(shù)據(jù)求解 例題 如圖所示 一質(zhì)量為m的小球 以速度v碰到墻壁上 被反彈回來(lái)的速度大小仍是v 若球與墻壁的接觸時(shí)間為t 求小球在與墻相碰時(shí)所受的合力 解析 取向左的方向?yàn)檎较?對(duì)小球與墻相碰的物理過(guò)程 應(yīng)用動(dòng)量定理有 所以 方向向左 與碰后速度方向相同 三 動(dòng)量定理的應(yīng)用舉例 由動(dòng)量定理判斷物體的沖量變化甲 乙兩個(gè)質(zhì)量相同的物體 以相同的初速度分別在粗糙程度不同的水平面上運(yùn)動(dòng) 乙物體先停下來(lái) 甲物體又經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間停下來(lái) 下面敘述中正確的是 a 甲物體受到的沖量大于乙物體受到的沖量b 兩個(gè)物體受到的沖量大小相等c 乙物體受到的沖量大于甲物體受到的沖量d 無(wú)法判斷 b 由動(dòng)量大小判斷外力大小質(zhì)量為0 1kg的小球 以10m s的速度水平撞擊在豎直放置的厚鋼板上 而后以7m s的速度被反向彈回 設(shè)撞擊的時(shí)間為0 01s 并取撞擊前鋼球速度的方向?yàn)檎较?則鋼球受到的平均作用力為 a 30nb 30nc 170nd 170n d 一個(gè)質(zhì)量為100g的小球從0 8m高處自由下落到一個(gè)軟墊上 若從小球接觸軟墊到小球陷至最低點(diǎn)經(jīng)歷了0 2s 則這段時(shí)間內(nèi)軟墊對(duì)小球的沖量為 g取10m s2 不計(jì)空氣阻力 解析 根據(jù)動(dòng)量定理 設(shè)向上為正 f mg t 0 mv0 v02 2gh 由 得到ft 0 6n s 3 應(yīng)用動(dòng)量定理解題的一般步驟 1 確定研究對(duì)象和物理過(guò)程 并對(duì)研究對(duì)象做出受力分析 2 選定正方向 確定初末狀態(tài) 3 確定在物理過(guò)程中研究對(duì)象所受合外力的沖量和動(dòng)量的變化 4 由動(dòng)量定理列等式 統(tǒng)一單位后代入數(shù)據(jù)求解 對(duì)此類問(wèn)題中重力的取舍不清楚 題目中所給的0 2s并沒(méi)有直接用上 但題目中的0 2s告訴我們作用時(shí)間t較長(zhǎng) 重力作用不能忽略 我們可以進(jìn)一步剖析此題 由題目中所給的0 2s時(shí)間 可以求出軟墊對(duì)小球的沖力為 f 0 6 0 2 3n 而重力為mg 1n 相差不了多少 重力不能忽略 而假設(shè)作用的時(shí)間為0 002s時(shí) 則 f 300n 與重力mg相比 f mg 重力可以忽略 點(diǎn)撥 在處理此類問(wèn)題時(shí) 若作用時(shí)間極短 大約小于0 01s 計(jì)算中可以忽略重力影響 若時(shí)間較長(zhǎng) 則重力的影響是不能忽略的 應(yīng)用動(dòng)量定理忽略中間過(guò)程質(zhì)量為m的物體靜止在足夠大的水平面上 物體與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)為 有一水平恒力f作用于物體上 并使之加速前進(jìn) 經(jīng)t1秒后去掉此恒力 求物體運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t 分段 總過(guò)程 質(zhì)量1kg的鐵球從沙坑上方由靜止釋放 下落1s落到沙子表面上 又經(jīng)過(guò)0 2s 鐵球在沙子內(nèi)靜止不動(dòng) 假定沙子對(duì)鐵球的阻力大小恒定不變 求鐵球在沙坑里運(yùn)動(dòng)時(shí)沙子對(duì)鐵球的阻力 g 10m s2 60n 如圖所示 滑塊a和滑塊b緊靠在一起放置于光滑水平面上 一子彈以某一速度射入滑塊a 最后由滑塊b穿出 已知滑塊a的質(zhì)量ma 1kg 滑塊b的質(zhì)量mb 2kg 子彈在滑塊中所受的阻力恒為f 3000n 若子彈穿過(guò)a的時(shí)間ta 0 1s 穿過(guò)b的時(shí)間tb 0 2s 求 1 滑塊a對(duì)滑塊b的推力多大 2 兩塊的最終速度各多大 與整體隔離方法的結(jié)合 解析 1 對(duì)子彈穿過(guò)a的過(guò)程 以a和b為研究對(duì)象 由動(dòng)量定理得 在這一過(guò)程中a b不會(huì)分離 對(duì)b物體由動(dòng)量定理得 所以 2 子彈穿過(guò)a后 a以 m s 向右做勻速直線運(yùn)動(dòng) 子彈穿過(guò)b的過(guò)程 對(duì)b由動(dòng)量定理得 解得b的最終速度 m s 方向向右 質(zhì)量為m的金屬塊和質(zhì)量為m的木塊通過(guò)細(xì)線系在一起 從靜止開(kāi)始以加速度a在水中下沉 經(jīng)過(guò)時(shí)間t線斷裂 金屬塊和木塊分開(kāi) 再經(jīng)過(guò)時(shí)間t 木塊將停止下沉 設(shè)金屬塊尚未沉到水底 求此時(shí)金屬塊的運(yùn)動(dòng)速度 m m a t t m 表面看似分離其實(shí)可看成整體的情況 m m a 系統(tǒng)內(nèi)力并不改變系統(tǒng)的動(dòng)量 一對(duì)相互作用力對(duì)系統(tǒng)的總沖量為零 一輛機(jī)車后面拉著一輛拖車 機(jī)車質(zhì)量為m 拖車質(zhì)量為m 開(kāi)始由靜止以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 經(jīng)過(guò)t1脫鉤斷開(kāi) 后又經(jīng)過(guò)t2時(shí)間拖車速度減小為零 問(wèn)此時(shí)機(jī)車速度為多少 自動(dòng)步槍每分鐘能射出600顆子彈 每顆子彈的質(zhì)量為20g 以500m s的速度射出槍口 求因射擊而使人受到的反沖力的大小 100n 有一宇宙飛船 它的正面面積0 98m2 以v 2 103m s的速度飛入一宇宙微粒塵區(qū) 每一微粒平均質(zhì)量m 2 10 4g 若此塵區(qū)每立方米的空間有一個(gè)微粒 則為使飛船的速度不變 飛船的牽引力應(yīng)增加多少 設(shè)微粒與飛船外殼相碰后附著于飛船上 784n 流體問(wèn)題初步 如圖所示 一個(gè)下面裝有輪子的貯氣瓶停放在光滑的水平地面上 頂端與豎直墻壁接觸 現(xiàn)打開(kāi)尾端閥門 氣體往外噴出 設(shè)噴口面積為s 氣體密度為 氣體往外噴出的速度為v 則氣體剛噴出時(shí)鋼瓶頂端對(duì)豎直墻的作用力大小是 a sb 2 sc 2s 2d 2s d 實(shí)際問(wèn)題的應(yīng)用為估算池中睡蓮葉面承受雨滴撞擊產(chǎn)生的平均壓強(qiáng) 小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺(tái) 測(cè)得1小時(shí)內(nèi)杯中水上升了45mm 查詢得知 當(dāng)時(shí)雨滴豎直下落速度約為12m s 據(jù)此估算該壓強(qiáng)約為 設(shè)雨滴撞擊睡蓮后無(wú)反彈 不計(jì)雨滴重力 雨水的密度為1 103kg m3 a 0 15pab 0 54pac 1 5pad 5 4pa a 如圖甲所示 一輕彈簧的兩端分別與質(zhì)量為m1和m2的兩物塊相連接 并且靜止在光滑的水平面上 現(xiàn)使m1瞬時(shí)獲得水平向右的速度3m s 以此刻為