高一物理沖量

1、高一物理沖量動(dòng)量定理人教實(shí)驗(yàn)版【本講教育信息】一.教學(xué)內(nèi)容：沖量動(dòng)量定理知識(shí)要點(diǎn)：1 .了解沖量的概念,會(huì)求力的沖量.2 .理解動(dòng)量定理的內(nèi)容,會(huì)用動(dòng)量定理求解有關(guān)問題.3 .通過動(dòng)量定理進(jìn)一步理解動(dòng)量守恒定律.重點(diǎn)、難點(diǎn)解析1 .沖量力和力的作用時(shí)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(shí),要注意的幾點(diǎn)：(1)沖量是過程量,它反映的是力在一段時(shí)間內(nèi)的積累效果.所以,它取決于力和時(shí)間兩個(gè)因素,較大的力在較短的時(shí)間內(nèi)的積累效果,可以和較小的力在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的積累效果相同.求沖量時(shí)一定要明確哪一個(gè)力在哪一段時(shí)間內(nèi)的沖量.(2)根據(jù)沖量

2、的定義式IFt,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(shí),都不能直接用IFt求力的沖量.(3)當(dāng)力的方向不變時(shí),沖量的方向跟力的方向相同,當(dāng)力的方向變化時(shí),沖量的方向一般根據(jù)動(dòng)量定理來判斷.2 .動(dòng)量定理物體在一個(gè)過程始末的動(dòng)量變化量等于它在這個(gè)過程中所受的力的沖量,這個(gè)關(guān)系叫做動(dòng)量定理.公式mvimv2F(t/t)中F為合外力,即物體所受合外力的沖量等于物體的動(dòng)量變化.3 .計(jì)算力的沖量及物體的動(dòng)量有兩種方法：一是運(yùn)用定義式IFt,pmv,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(shí)間相對(duì)應(yīng),IFt只適用于恒力,否那么不能直接用定義式計(jì)算.而動(dòng)量是狀

3、態(tài)量,計(jì)算時(shí)必須明確是哪一個(gè)物體在哪一個(gè)時(shí)刻或哪一位置的動(dòng)量.由于速度具有相對(duì)性,所以動(dòng)量也具有相對(duì)性,一般取大地為參照物.二是運(yùn)用動(dòng)量定理IP,可根據(jù)物體的動(dòng)量變化計(jì)算出合力的沖量或某一個(gè)力的沖量,也可根據(jù)物體所受合力沖量計(jì)算物體動(dòng)量變化.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,不但適用于物體做直線運(yùn)動(dòng),也適用于物體做曲線運(yùn)動(dòng),且不涉及過程中的加速度和位移.所以在計(jì)算變力的沖量時(shí)通常求解物體的動(dòng)量變化,再根據(jù)動(dòng)量定理求得沖量.在計(jì)算物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)量增量時(shí),往往求解物體所受外力的沖量,再由動(dòng)量定理求得物體的動(dòng)量變化.4 .動(dòng)量定理的研究對(duì)象既可以是單個(gè)質(zhì)點(diǎn),也可以是兩

4、個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立物體組成的系統(tǒng).研究的過程可以是單一簡(jiǎn)單的,也可是多個(gè)不同的子過程組成的復(fù)雜過程.對(duì)多個(gè)物理對(duì)象,多個(gè)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(dòng)量定理,此時(shí)的沖量為系統(tǒng)所受外力的總沖量I,動(dòng)量增量為系統(tǒng)總動(dòng)量對(duì)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(jiǎn),使問題得以順利解決.在計(jì)算系統(tǒng)中沖量和系統(tǒng)總動(dòng)量時(shí),必須注意動(dòng)量定理的矢量性.在高中階段涉及的問題中,只要求用動(dòng)量定理處理一維空間的問題.處理問題時(shí),應(yīng)先明確力和動(dòng)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(hào)的數(shù)值表示矢量.這樣矢量的運(yùn)算就可以簡(jiǎn)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

5、的物體,用一水平力F推它t秒,但物體始終沒有移動(dòng),那么這段時(shí)間內(nèi)F對(duì)物體的沖量為A.OB.FtC.mgtD.無法判斷解析：對(duì)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(shí),經(jīng)過一段時(shí)間的累積,該力就對(duì)物體有沖量,不管物體是否動(dòng).根據(jù)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Bo這里需要注意,物體始終沒有移動(dòng)是由于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如下列圖所示,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

6、時(shí),作用于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(duì)它們的作用力,彈力對(duì)A、B而言是同時(shí)存在的,當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),彈力消失,即對(duì)AB而言力的作用時(shí)間是一樣的.設(shè)彈簧對(duì)A、B的作用力分別為f和f,且這力是一個(gè)變力,根據(jù)牛頓第三定律知,任一時(shí)刻都有f=-f/oA受到的彈力方向向左,B受到的彈力方向向右,B車受到的沖量為Ib=4Ns,那么A車受到的沖量Ia=-4NJ-So即A車受到的總沖量大小為4N-s,方向向左.點(diǎn)評(píng)：對(duì)于發(fā)生相互作用的兩個(gè)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如下圖,兩個(gè)質(zhì)量相等的物體在同一高度沿傾角不

7、同的兩個(gè)光滑斜面由靜止自由滑下,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.合力的沖量相同的斜面下滑的加速度為a,根據(jù)牛頓第D.以上說法均不對(duì)解析：設(shè)物體質(zhì)量為R1沿傾角為定律mgsinma.設(shè)物體開始下滑時(shí)高度為h,根據(jù)初速為零勻加速運(yùn)動(dòng)的位移公式,可得物體下滑的時(shí)間為tTO,gsin下滑過程中重力的沖量為Imgtmg咒,gsin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Img2h2:gsin由于,所以II,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.力的沖量是矢量.兩個(gè)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(xiàng)B、C

8、錯(cuò)誤.綜上所述,該題答案為Do例4一個(gè)質(zhì)量為m的物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其半徑為R,線速度為v,問在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)物體所受合外力的沖量為多少？2解析：根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,物體受到合外力Fm,繞一周的時(shí)間R2R一T,所以合力的沖量IFT2mv0這一結(jié)果正確嗎？v上述物體所受合外力的大小是不變的,但方向時(shí)刻改變,所以物體所受合外力是變力,此題不能用IFt求解.物體轉(zhuǎn)動(dòng)一周動(dòng)量變化為零,由動(dòng)量定理得,物體的動(dòng)量變化等于物體所受沖量.所以此題所求的合外力沖量為零.例5如圖,用0.5kg的鐵錘把釘子釘進(jìn)木頭里去,打擊時(shí)鐵錘的速度v=4.0m/s,如果打擊后鐵錘的速度變?yōu)榱?打擊的作用時(shí)間是0.01s,

9、那么(1)不計(jì)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多大？解析：(1)不計(jì)鐵錘受的重力時(shí),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?yàn)檎较?以鐵錘為研究對(duì)象,由動(dòng)量定理有：200NF1tmv'mvmvmv0.54.0F1Nt0.01F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,鐵錘又t釘子的平均作用力F；的大小為200N,方向豎直向下.(2)考慮鐵錘受的重力時(shí),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?yàn)檎较?鐵錘受到的合外力為F2+mg(代數(shù)和),由動(dòng)量定理有：(F2mg

10、)tmvmvF2mvmg(2004.9)例6一質(zhì)量為O.10kg的小球從0.80m高處自由下落到一厚軟墊上.假設(shè)從小球接觸軟墊到小球陷至最低點(diǎn)經(jīng)歷了0.20s,那么這段時(shí)間內(nèi)軟墊對(duì)小球的平均作用力為.假設(shè)小球落在水泥地面上,小球從接觸地面至速度減小為零經(jīng)歷了0.00ls,那么該段時(shí)間內(nèi)地面對(duì)小球的作用力為(g取10m/s2).解析：小球自由下落0.80m時(shí)速度為v.2100.804.0m/s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,假設(shè)選豎直向上方向?yàn)檎?那么由動(dòng)量定理得mg(Nmg)t0(mv)mv當(dāng)t0.20s時(shí),0.104.0N-0.10103.0N0.20當(dāng)t0.

11、001s時(shí),0.104.021k.lN0.10104.010N0.001說明：動(dòng)量定理中的力F應(yīng)為物體所受合外力,故應(yīng)用動(dòng)量定理應(yīng)對(duì)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.【模擬試題】1 .關(guān)于沖量的概念,以下說法正確的選項(xiàng)是A.作用在兩個(gè)物體上的力大小不同,但兩個(gè)物體所受的沖量大小可能相同B.作用在物體上的力很大,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(shí)間很短,物體所受的沖量一定很小D.只要力的作用時(shí)間和力的乘積相同,物體所受的沖量一定相同2.如下圖,質(zhì)量為m的物體,在跟水平方向成角的力F作用下,

12、以速度v勻速前進(jìn)t秒鐘,那么物體在這段時(shí)間內(nèi)受到力F的沖量與合外力的沖量各為A.FtFtcosB.FtsinFtcosC.FtFtsinD.Ft03.如下圖,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),那么在t時(shí)間內(nèi),斜面對(duì)小物塊的沖量大小和方向是A. mgtcos,垂直于斜面向上B. OC. mgt,豎直向上D. mgt,豎直向下4.運(yùn)發(fā)動(dòng)向球踢了一腳,踢球時(shí)的力F=100N球在地面上滾動(dòng)了t=10s停下來,那么運(yùn)發(fā)動(dòng)踢球的沖量為A.1000N-sB.500N-sC.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(dòng)量為零B.物體所受的沖量為

13、零C.物體速度的變化為零D.物體動(dòng)量的變化為零6.人從高處跳到低處時(shí),為了平安,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(dòng)量的變化量C.延長(zhǎng)與地面的沖擊時(shí)間,從而減小沖力D.增大人對(duì)地面的壓強(qiáng),起到平安作用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(dòng),所受阻力為F,經(jīng)過時(shí)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.(maF)v/aB.mvC. matD.(maF)v/a8 .如果物體在任何相等時(shí)間內(nèi)受到的沖量都相同(不為O),那么物體的運(yùn)動(dòng)()A. 可能是勻變速直線運(yùn)動(dòng)B. 可能是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)C. 可能是勻速直線運(yùn)動(dòng)D.可能是勻速圓周運(yùn)動(dòng)9 .

14、如下圖,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),假設(shè)以2V速度抽出紙條,那么鐵塊落地點(diǎn)為()鐵塊紙條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.如下圖.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(dòng),物體與水平面間的摩擦因數(shù)=0.2.假設(shè)水平方向取拉力方向?yàn)檎较?豎直方向取向上為正方向,那么在5s內(nèi)物體所受拉力的沖量為Ns,重力的沖量為N-s,支持力的沖量為N-s,摩擦力的沖2.重為N-s(g取10m/s).11 .質(zhì)量為50kg的人,腰系5m長(zhǎng)的平安帶,從高架上不慎掉下來,平安帶由開始繃緊到人最終停止的時(shí)間為2s,g=l0m/s2,那么平安帶對(duì)人的平均沖擊力是No12 .如圖表示一質(zhì)量為5kg物體的運(yùn)動(dòng)速度一時(shí)間圖象,那么在02s內(nèi)物體的動(dòng)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(shí)間為0.2s,那么小球?qū)Φ孛娴钠骄鶝_力為多大？(取g10m/s2)14 .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(dòng),物體