高一物理沖量

1、高一物理沖量 動量定理人教實(shí)驗版【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容： 沖量 動量定理知識要點(diǎn)：1. 了解沖量的概念，會求力的沖量。2. 理解動量定理的內(nèi)容，會用動量定理求解有關(guān)問題。3. 通過動量定理進(jìn)一步理解動量守恒定律。重點(diǎn)、難點(diǎn)解析1. 沖量力和力的作用時間的乘積叫做力的沖量。 沖量是矢量：它的方向由力的方向決定。 在國際單位制中，沖量的單位是Ns理解沖量這一概念時，要注意的幾點(diǎn)：（1）沖量是過程量，它反映的是力在一段時間內(nèi)的積累效果。所以，它取決于力和時間兩個因素，較大的力在較短的時間內(nèi)的積累效果，可以和較小的力在較長時間內(nèi)的積累效果相同。求沖量時一定要明確哪一個力在哪一段時間內(nèi)的沖量。（

2、2）根據(jù)沖量的定義式，只能直接求恒力的沖量，無論是力的大小還是方向發(fā)生變化時，都不能直接用求力的沖量。（3）當(dāng)力的方向不變時，沖量的方向跟力的方向相同，當(dāng)力的方向變化時，沖量的方向一般根據(jù)動量定理來判斷。2. 動量定理 物體在一個過程始末的動量變化量等于它在這個過程中所受的力的沖量，這個關(guān)系叫做動量定理。公式中F為合外力，即物體所受合外力的沖量等于物體的動量變化。3. 計算力的沖量及物體的動量有兩種方法： 一是運(yùn)用定義式，根據(jù)具體情況確認(rèn)是求某一力的沖量，還是合力的沖量，明確所求沖量跟哪一段時間相對應(yīng)，只適用于恒力，否則不能直接用定義式計算。而動量是狀態(tài)量，計算時必須明確是哪一個物體在哪一個時

3、刻或哪一位置的動量。由于速度具有相對性，所以動量也具有相對性，一般取大地為參照物。二是運(yùn)用動量定理，可根據(jù)物體的動量變化計算出合力的沖量或某一個力的沖量，也可根據(jù)物體所受合力沖量計算物體動量變化。動量定理不但適用于恒力，也適用于隨時間變化的變力，不但適用于物體做直線運(yùn)動，也適用于物體做曲線運(yùn)動，且不涉及過程中的加速度和位移。所以在計算變力的沖量時通常求解物體的動量變化，再根據(jù)動量定理求得沖量在計算物體做勻變速曲線運(yùn)動過程中的動量增量時，往往求解物體所受外力的沖量，再由動量定理求得物體的動量變化。4. 動量定理的研究對象既可以是單個質(zhì)點(diǎn)，也可以是兩個或兩個以上的獨(dú)立物體組成的系統(tǒng)。研究的過程可以

4、是單一簡單的，也可是多個不同的子過程組成的復(fù)雜過程。對多個物理對象，多個物理過程往往可以采用整體的方法，也就是應(yīng)用系統(tǒng)動量定理，此時的沖量為系統(tǒng)所受外力的總沖量I，動量增量為系統(tǒng)總動量對全過程的增量。從整體出發(fā)，忽略中間狀態(tài)或過程，化繁為簡，使問題得以順利解決。在計算系統(tǒng)中沖量和系統(tǒng)總動量時，必須注意動量定理的矢量性在高中階段涉及的問題中，只要求用動量定理處理一維空間的問題。處理問題時，應(yīng)先明確力和動量（速度）的方向，選定正方向。建立一維坐標(biāo)系，然后用帶正、負(fù)號的數(shù)值表示矢量。這樣矢量的運(yùn)算就可以簡化為代數(shù)運(yùn)算。【典型例題】 例1 放在水平面上質(zhì)量為m的物體，用一水平力 F推它t秒，但物體始終

5、沒有移動，則這段時間內(nèi)F對物體的沖量為 （ ） A. O B. Ft C. mgt D. 無法判斷 解析：對于沖量的理解應(yīng)該與做功區(qū)分開，當(dāng)有力作用在物體上時，經(jīng)過一段時間的累積，該力就對物體有沖量，不管物體是否動。 按照沖量概念的定義，物體受到的力的沖量大小和方向只與F、t有關(guān)大小等于Ft，方向與F相同，所以答案應(yīng)為B。 這里需要注意，物體始終沒有移動是因為物體還受到地面的靜摩擦力的作用，靜摩擦力的沖量總是與力F的沖量大小相等，方向相反。其合沖量為零。 答案：B例2 如下圖所示，原來靜止在光滑水平面上的兩小車，兩車之間有一根被壓縮的輕彈簧。如果B車的質(zhì)量為A車質(zhì)量的2倍，當(dāng)彈簧彈開時，作用于

6、B車的總沖量是4Ns，求作用于A車的總沖量。 解析：在水平方向A、B受到的力是彈簧對它們的作用力，彈力對A、B而言是同時存在的，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長時，彈力消失，即對A、B而言力的作用時間是一樣的。 設(shè)彈簧對A、B的作用力分別為和，且這力是一個變力，根據(jù)牛頓第三定律知，任一時刻都有=。A受到的彈力方向向左，B受到的彈力方向向右，已知B車受到的沖量為=4Ns，則A車受到的沖量=4Ns。即A車受到的總沖量大小為4Ns，方向向左。點(diǎn)評：對于發(fā)生相互作用的兩個物體來說，它們相互作用力的沖量也滿足牛頓第三定律，即大小相等，方向相反。例3 如圖所示，兩個質(zhì)量相等的物體在同一高度沿傾角不同的兩個光滑斜面由靜止自由

7、滑下，在到達(dá)斜面底端的過程中 （ ）A. 重力的沖量相同B. 彈力的沖量相同 C. 合力的沖量相同 D. 以上說法均不對 解析：設(shè)物體質(zhì)量為m，沿傾角為的斜面下滑的加速度為，根據(jù)牛頓第二定律。 設(shè)物體開始下滑時高度為，根據(jù)初速為零勻加速運(yùn)動的位移公式，可得物體下滑的時間為下滑過程中重力的沖量為同理可得，物體沿傾角為的光滑斜面下滑過程中重力的沖量為 因為，所以，選項A錯誤。力的沖量是矢量。兩個矢量相同，必須大小和方向都相同。因該題中，故彈力的方向和合力的方向都不同，彈力的沖量的方向和合力的沖量的方向也不同。選項B、C錯誤。綜上所述，該題答案為D。例4 一個質(zhì)量為m的物體做勻速圓周運(yùn)動，其半徑為R

8、，線速度為v，問在轉(zhuǎn)動一周的時間內(nèi)物體所受合外力的沖量為多少? 解析：根據(jù)勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律，物體受到合外力，繞一周的時間，所以合力的沖量。這一結(jié)果正確嗎?上述物體所受合外力的大小是不變的，但方向時刻改變，所以物體所受合外力是變力，本題不能用求解。物體轉(zhuǎn)動一周動量變化為零，由動量定理得，物體的動量變化等于物體所受沖量。所以本題所求的合外力沖量為零。 例5 如圖，用0.5 kg的鐵錘把釘子釘進(jìn)木頭里去，打擊時鐵錘的速度v=4.0ms，如果打擊后鐵錘的速度變?yōu)榱?，打擊的作用時間是0.01s，那么 （1）不計鐵錘受的重力，鐵錘釘釘子的平均作用力多大? （2）考慮鐵錘的重力，鐵錘釘釘子的平均作用力又是

9、多大? 解析：（1）不計鐵錘受的重力時，設(shè)鐵錘受到釘子的平均作用力為F，取鐵錘的速度v的方向為正方向，以鐵錘為研究對象，由動量定理有： 為負(fù)值，表示它的方向與速度v的方向相反，即方向是豎直向上的，由牛頓第三定律可知，鐵錘對釘子的平均作用力的大小為200N，方向豎直向下。 （2）考慮鐵錘受的重力時，設(shè)鐵錘受到釘子的平均作用力為F2，取鐵錘的速度v的方向為正方向，鐵錘受到的合外力為F2+mg（代數(shù)和），由動量定理有： 例6 一質(zhì)量為O.10 kg的小球從0.80 m高處自由下落到一厚軟墊上。若從小球接觸軟墊到小球陷至最低點(diǎn)經(jīng)歷了0.20s，則這段時間內(nèi)軟墊對小球的平均作用力為 。若小球落在水泥地面

10、上，小球從接觸地面至速度減小為零經(jīng)歷了0.00ls，則該段時間內(nèi)地面對小球的作用力為 （g取10m/s2）。解析：小球自由下落0.80 m時速度為小球和軟墊（或地面）碰撞過程中，受重力和軟墊（或地面）彈力作用，若選豎直向上方向為正，則由動量定理得 所以當(dāng)時，當(dāng)時，說明：動量定理中的力F應(yīng)為物體所受合外力，故應(yīng)用動量定理應(yīng)對物體受力情況進(jìn)行全面的分析，正確地表示出物體所受合外力，至于某些力是否可忽略（如該題中的重力），應(yīng)視具體情況而定，不能隨意忽略?！灸M試題】1. 關(guān)于沖量的概念，以下說法正確的是 （ ） A. 作用在兩個物體上的力大小不同，但兩個物體所受的沖量大小可能相同B. 作用在物體上的

11、力很大，物體所受的沖量一定也很大 C. 作用在物體上的力的作用時間很短，物體所受的沖量一定很小D. 只要力的作用時間和力的乘積相同，物體所受的沖量一定相同 2. 如圖所示，質(zhì)量為m的物體，在跟水平方向成角的力F作用下，以速度v勻速前進(jìn)t秒鐘，則物體在這段時間內(nèi)受到力F的沖量與合外力的沖量各為 （ ）A. B. C. D. 3. 如圖所示，一木楔固定在水平地面上，木楔的傾角為，在斜面上有一質(zhì)量為m的小物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，則在t時間內(nèi)，斜面對小物塊的沖量大小和方向是 （ ） A. ，垂直于斜面向上 B. O C. ，豎直向上D. ，豎直向下4. 運(yùn)動員向球踢了一腳，踢球時的力F=100N，球在地面上

12、滾動了t=10s停下來，則運(yùn)動員踢球的沖量為 （ ） A. 1000Ns B. 500Ns C. 零 D. 無法確定5. 如果物體所受的合外力為零，那么 （ ）A. 物體的動量為零B. 物體所受的沖量為零 C. 物體速度的變化為零D. 物體動量的變化為零6. 人從高處跳到低處時，為了安全，一般都是讓腳尖先著地，這樣做是為了 （ ） A. 減小沖量 B. 減小動量的變化量C. 延長與地面的沖擊時間，從而減小沖力D. 增大人對地面的壓強(qiáng)，起到安全作用7. 質(zhì)量為m的物體，在水平面上以加速度a從靜止開始運(yùn)動，所受阻力為F，經(jīng)過時間t，它的速度為v，在此過程中物體所受合外力的沖量為 （ ）A. B.

13、C. D. 8. 如果物體在任何相等時間內(nèi)受到的沖量都相同（不為O），則物體的運(yùn)動 （ ） A. 可能是勻變速直線運(yùn)動 B. 可能是勻變速曲線運(yùn)動 C. 可能是勻速直線運(yùn)動D. 可能是勻速圓周運(yùn)動9. 如圖所示，一鐵塊壓著一紙條放在水平桌面上，當(dāng)以速度v抽出紙條后，鐵塊掉在地上的P點(diǎn)，若以2v速度抽出紙條，則鐵塊落地點(diǎn)為（ ）A. 仍在P點(diǎn) B. 在P點(diǎn)左邊 C. 在P點(diǎn)右邊不遠(yuǎn)處 D. 在P點(diǎn)右邊原水平位移的兩倍處10. 如圖所示。質(zhì)量為5kg的物體在水平拉力F的作用下沿水平面做勻速直線運(yùn)動，物體與水平面間的摩擦因數(shù)=0.2。若水平方向取拉力方向為正方向，豎直方向取向上為正方向，則在5s內(nèi)物

14、體所受拉力的沖量為 Ns，重力的沖量為 Ns，支持力的沖量為 Ns，摩擦力的沖量為 Ns（g取10m/s2）。11. 質(zhì)量為50kg的人，腰系5m長的安全帶，從高架上不慎掉下來，安全帶由開始繃緊到人最終停止的時間為2s，g=l0ms2，則安全帶對人的平均沖擊力是 N。12. 如圖表示一質(zhì)量為5kg物體的運(yùn)動速度時間圖象，則在02s內(nèi)物體的動量增量為 ；26s內(nèi)物體所受的沖量為 ；610s內(nèi)物體所受的沖力大小為 。13. 質(zhì)量為lkg的物體從離地面5m高處自由落下，與地面碰撞后，上升的最大高度為3.2m，設(shè)球與地面接觸時間為0.2s，則小球?qū)Φ孛娴钠骄鶝_力為多大?（?。?4. 用水平力拉一質(zhì)量為m的物體，使它在水平面上從靜止開始運(yùn)動，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為，經(jīng)過時間t后