高中物理必修二第12講 沖量與動(dòng)量定理-學(xué)生版

1、專題12 沖量與動(dòng)量定理（學(xué)生版）一、目標(biāo)要求目標(biāo)要求重、難點(diǎn)動(dòng)量的概念及動(dòng)量的變化量重點(diǎn)沖量的理解與計(jì)算重點(diǎn)動(dòng)能和動(dòng)量的關(guān)系重點(diǎn)動(dòng)量定理的理解及應(yīng)用重難點(diǎn)二、知識(shí)點(diǎn)解析1動(dòng)量(1)定義：物體的質(zhì)量與速度的乘積叫動(dòng)量，用p表示(2)定義式：p=mv，式中v取地球作參考系動(dòng)量的國(guó)際單位：千克米/秒，記作kgm/s(3)物理意義：動(dòng)量與速度一樣是狀態(tài)量，用來(lái)表示物體在某一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)動(dòng)量具有瞬時(shí)性，當(dāng)物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)明確是哪一時(shí)刻或哪一位置的動(dòng)量(4)動(dòng)量與速度的聯(lián)系與區(qū)別：聯(lián)系：p=mv，動(dòng)量和速度都是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的矢量，且二者方向相同；區(qū)別：動(dòng)量側(cè)重從動(dòng)力學(xué)角度描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，描述

2、了運(yùn)動(dòng)物體能夠產(chǎn)生的效果；速度側(cè)重從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(5)性質(zhì)矢量性：動(dòng)量的方向與速度的方向相同運(yùn)算遵循矢量的運(yùn)算法則瞬時(shí)性：動(dòng)量具有瞬時(shí)性，是狀態(tài)量相對(duì)性：動(dòng)量具有相對(duì)性，通常以地面為參考系2動(dòng)量的變化量及變化率(1)動(dòng)量的變化量：物體在某段時(shí)間內(nèi)末動(dòng)量與初動(dòng)量的矢量差(也是矢量)，p=p2-p1=mv2-mv1=mv(矢量式)動(dòng)量始終保持在一條直線上時(shí)的運(yùn)算：選定一個(gè)正方向，動(dòng)量、動(dòng)量的變化量用帶有正、負(fù)號(hào)的數(shù)值表示，從而將矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算(此時(shí)的正、負(fù)號(hào)僅代表方向，不代表大小)(2)動(dòng)量的變化率：3速度、動(dòng)能與動(dòng)量的聯(lián)系與區(qū)別速度動(dòng)量動(dòng)能定義物體位置的時(shí)間變化率物體的質(zhì)量

3、和速度的乘積物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量定義式p=mvEk=12mv2標(biāo)矢性矢量矢量標(biāo)量特點(diǎn)狀態(tài)量狀態(tài)量狀態(tài)量關(guān)聯(lián)方程Ek=，p=聯(lián)系(1)都是相對(duì)量，與參考系的選取有關(guān)，通常選取地面為參考系(2)若物體的動(dòng)能發(fā)生變化，則動(dòng)量和速度一定也發(fā)生變化；但動(dòng)量和速度發(fā)生變化時(shí)動(dòng)能不一定發(fā)生變化4沖量(1)定義：力與力的作用時(shí)間的乘積，叫做該力的沖量，用I表示(2)公式：I=Ft公式I=Ft只適用于恒力，對(duì)變力的沖量一般不適用，只有當(dāng)力F方向不變、大小隨時(shí)間線性變化時(shí)，才可用力的平均值代替式中的F(3)單位：牛頓秒，符號(hào)：Ns沖量的國(guó)際單位與動(dòng)量相同(4)物理意義：沖量是過(guò)程量，對(duì)應(yīng)于某一過(guò)程(或某一段時(shí)

4、間)，沖量是力F在時(shí)間t內(nèi)的積累效果，而非瞬時(shí)效果(5)理解：時(shí)間性：沖量不僅與力有關(guān)，還與力的作用時(shí)間有關(guān)沖量是過(guò)程量；矢量性：恒力的沖量與力的方向相同；絕對(duì)性：由于力和時(shí)間都跟參考系的選擇無(wú)關(guān)，所以沖量也和參考系的選取無(wú)關(guān)5沖量的計(jì)算(1)恒力的沖量：用公式I=Ft(2)合沖量：方法一：分別求每一個(gè)力的沖量，再求各沖量的矢量和；方法二：如果各個(gè)力的作用時(shí)間相同，也可以先求合力，再用公式I合=F合t求解；方法三：應(yīng)用動(dòng)量定理(3)變力的沖量：圖像法：對(duì)方向不變大小改變的力，在F-t圖象中，圖中陰影部分的面積就表示力在時(shí)間t=t2-t1內(nèi)的沖量，如圖所示應(yīng)用動(dòng)量定理6動(dòng)量定理(1)內(nèi)容：在一個(gè)

5、過(guò)程中物體動(dòng)量的增量等于它所受合外力的沖量，或所有外力的沖量的矢量和(2)表達(dá)式：I=p=p2-p1=mv2-mv1(3)理解：動(dòng)量定理的表達(dá)式為矢量式，在一維情況下應(yīng)用動(dòng)量定理時(shí)需要規(guī)定正方向；動(dòng)量定理的研究對(duì)象可以是單個(gè)物體，也可以是多個(gè)物體組成的系統(tǒng)；動(dòng)量定理中的沖量是合沖量，反映了合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因；現(xiàn)代物理學(xué)把力定義為物體動(dòng)量的變化率F=(牛頓第二定律的動(dòng)量形式)7動(dòng)量定理的應(yīng)用(1)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，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；(2)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)中的相關(guān)問(wèn)題，或?qū)?/p>

6、較難的計(jì)算問(wèn)題轉(zhuǎn)化為較簡(jiǎn)單的計(jì)算問(wèn)題；(3)動(dòng)量定理不僅適用于宏觀低速物體，也適用于微觀高速物體動(dòng)量定理的優(yōu)點(diǎn)：不考慮中間過(guò)程，只考慮初末狀態(tài)8應(yīng)用動(dòng)量定理解題的步驟(1)明確研究對(duì)象和研究過(guò)程研究對(duì)象可以是一個(gè)物體，也可以是幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)各物體可以是保持相對(duì)靜止的，也可以是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的研究過(guò)程既可以是全過(guò)程，也可以是全過(guò)程中的某一階段(2)進(jìn)行受力分析只分析研究對(duì)象以外的物體施加給研究對(duì)象的力，所有外力之和為合外力研究對(duì)象內(nèi)部的相互作用力(內(nèi)力)會(huì)改變系統(tǒng)內(nèi)某一物體的動(dòng)量，但不影響系統(tǒng)的總動(dòng)量，因此不必分析內(nèi)力如果在所選定的研究過(guò)程的不同階段中物體的受力情況不同，則要分別計(jì)算它們的

7、沖量，然后求它們的矢量和(3)規(guī)定正方向由于力、沖量、速度、動(dòng)量都是矢量，在一維的情況下，列式前可以先規(guī)定一個(gè)正方向，與規(guī)定的正方向相同的矢量為正，反之為負(fù)(4)寫出研究對(duì)象的初、末動(dòng)量和合外力的沖量(或各外力在各個(gè)階段的沖量的矢量和)(5)根據(jù)動(dòng)量定理列式求解三、考查方向題型1：對(duì)沖量的理解和計(jì)算典例一：如圖所示，在傾角=37的斜面上，有一質(zhì)量為5 kg的物體沿斜面滑下，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2，求物體下滑2 s的時(shí)間內(nèi)，物體所受各力的沖量和合外力的沖量(g取10 m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8)題型2：對(duì)動(dòng)量和動(dòng)量變化量的理解典例二：對(duì)于豎直向上拋出的物體，下面關(guān)

8、于物體在上升階段的動(dòng)量和動(dòng)量變化量說(shuō)法中，哪個(gè)是正確的（）A物體的動(dòng)量方向向上，動(dòng)量變化量的方向也向上B物體的動(dòng)量方向向上，動(dòng)量變化量的方向向下C物體的動(dòng)量方向向下，動(dòng)量變化量的方向向上D物體的動(dòng)量方向向下，動(dòng)量變化量的方向也向下題型3：動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系典例三：甲、乙兩物體的質(zhì)量之比為m甲m乙=14，若它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能相等，那么它們動(dòng)量大小之比p甲p乙是( )A11 B12 C14 D21題型4：動(dòng)量定理的應(yīng)用典例四：將質(zhì)量為m=1 kg的小球，從距水平地面高h(yuǎn)=5 m處，以v0=10 m/s的水平速度拋出，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2求：(1)拋出后0.4 s內(nèi)重力對(duì)小球的沖量；(

9、2)平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球動(dòng)量的增量p；(3)小球落地時(shí)的動(dòng)量p四、模擬訓(xùn)練一、基礎(chǔ)練習(xí)1.對(duì)于力的沖量的說(shuō)法，正確的是()A力越大，力的沖量就越大B作用在物體上的力大，力的沖量也不一定大CF1與其作用時(shí)間t1的乘積F1t1等于F2與其作用時(shí)間t2的乘積F2t2，則這兩個(gè)沖量相同D靜置于地面的物體受到水平推力F的作用，經(jīng)時(shí)間t物體仍靜止，則此推力的沖量為零2.如圖所示質(zhì)量為m的物塊沿傾角為的斜面由底端向上滑去，經(jīng)過(guò)時(shí)間t1速度為零后下滑，又經(jīng)過(guò)時(shí)間t2回到斜面底端，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，重力對(duì)物塊的總沖量為( )A0 Bmgsin(t1+t2)Cmgsin(t1-t2) Dmg(t1+t2)3.質(zhì)量為

10、m的物體放在水平地面上，在與水平面成角的拉力F作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t速度達(dá)到v，在這段時(shí)間內(nèi)拉力F和重力mg沖量大小分別是( )AFt，0BFtcos，0CFt，mgtDmv，04.（多選）關(guān)于動(dòng)量的概念，下列說(shuō)法正確的是()A動(dòng)量大的物體慣性一定大B動(dòng)量大的物體運(yùn)動(dòng)一定快C動(dòng)量相同的物體運(yùn)動(dòng)方向一定相同D動(dòng)量相同的物體速度小的慣性大5.（多選）關(guān)于動(dòng)量的大小，下列敘述中正確的是()A質(zhì)量小的物體動(dòng)量一定小B質(zhì)量小的物體動(dòng)量不一定小C速度大的物體動(dòng)量一定大D速度大的物體動(dòng)量不一定大6.（多選）關(guān)于動(dòng)量變化量的方向，下列說(shuō)法中正確的是()A與速度方向相同B與速度變化的方向相同C與物體受力

11、方向相同D與物體受到的總沖量的方向相同7.對(duì)于任何一個(gè)質(zhì)量不變的物體，下列說(shuō)法正確的是()A物體的動(dòng)量發(fā)生變化，其動(dòng)能一定變化B物體的動(dòng)量發(fā)生變化，其動(dòng)能不一定變化C物體的動(dòng)能不變，其動(dòng)量一定不變D物體的動(dòng)能發(fā)生變化，其動(dòng)量不一定變化8.一只小球沿光滑水平面運(yùn)動(dòng)，垂直撞到豎直墻上。小球撞墻前后的動(dòng)量變化量為，動(dòng)能變化量為，關(guān)于和有下列說(shuō)法：若最大，則也最大；若最大，則一定最?。蝗糇钚?，則也最??；、若最小，則一定最大。以上說(shuō)法中正確的是ABCD9.在課堂中，老師用如圖所示的實(shí)驗(yàn)研究平拋運(yùn)動(dòng)。、是質(zhì)量相等的兩個(gè)小球，處于同一高度。用小錘打擊彈性金屬片，使球沿水平方向飛出，同時(shí)松開(kāi)球，球自由下落。某

12、同學(xué)設(shè)想在兩小球下落的空間中任意選取兩個(gè)水平面1、2，小球、在通過(guò)兩水平面的過(guò)程中，動(dòng)量的變化量分別為和，動(dòng)能的變化量分別為和，忽略一切阻力的影響，下列判斷正確的是A，B，C，D，10.如圖所示，PQS是固定于豎直平面內(nèi)的光滑的圓周軌道，圓心O在S的正上方在O、P兩點(diǎn)各有一質(zhì)量為m的物塊a和b，從同一時(shí)刻開(kāi)始，a自由下落，b沿圓弧下滑以下說(shuō)法正確的是( )Aa比b先到達(dá)S，它們?cè)赟點(diǎn)的動(dòng)量不相等Ba與b同時(shí)到達(dá)S，它們?cè)赟點(diǎn)的動(dòng)量不相等Ca比b先到達(dá)S，它們?cè)赟點(diǎn)的動(dòng)量相等Db比a先到達(dá)S，它們?cè)赟點(diǎn)的動(dòng)量相等11.籃球運(yùn)動(dòng)員通常伸出雙手迎接傳來(lái)的籃球接球時(shí)，兩手隨球迅速收縮至胸前這樣做可以(

13、 )A減小球?qū)κ值臎_量B減小球?qū)κ值臎_擊力C減小球的動(dòng)量變化量D減小球的動(dòng)能變化量12.(多選)在任何相等時(shí)間內(nèi)，物體動(dòng)量的變化量總是相等的運(yùn)動(dòng)可能是( )A勻速圓周運(yùn)動(dòng)B勻變速直線運(yùn)動(dòng)C自由落體運(yùn)動(dòng)D平拋運(yùn)動(dòng)13.從同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上比掉在泥土上易碎，是因?yàn)榈粼谒嗟厣蠒r(shí)，杯子()A受到的沖量大B受到的作用力大C動(dòng)量的變化量大 D動(dòng)量大14.一位質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員從下蹲狀態(tài)向上起跳，經(jīng)t時(shí)間，身體伸直并剛好離開(kāi)地面，速度為v在此過(guò)程中( )A地面對(duì)他的沖量為mvmgt，地面對(duì)他做的功為0.5mv2B地面對(duì)他的沖量為mvmgt，地面對(duì)他做的功為零C地面對(duì)他的沖量為mv，地面對(duì)他做的

14、功為0.5mv2D地面對(duì)他的沖量為mvmgt，地面對(duì)他做的功為零15.質(zhì)量為1 kg的物體做直線運(yùn)動(dòng)，其速度圖象如圖所示.則物體在前10 s內(nèi)和后10 s內(nèi)所受外力的沖量分別是( )A10 Ns，10 NsB10 Ns，-10 NsC0，10 NsD0，-10 Ns16.（2019梧州模擬多選）水平推力和分別作用于水平面上原來(lái)靜止的、等質(zhì)量的、兩物體上，作用一段時(shí)間后撤去推力，物體將繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間停下，兩物體的圖象如圖所示，已知圖中線段，下列關(guān)于兩物體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的說(shuō)法，正確的是A的沖量小于的沖量B的做的功大于做的功C兩物體受到的摩擦力大小相等D兩物體受到的摩擦力做的功相等17.物體A和

15、B用輕繩相連在輕質(zhì)彈簧下靜止不動(dòng)，如圖甲所示，A的質(zhì)量為m，B的質(zhì)量為M。當(dāng)連接A、B的繩突然斷開(kāi)后，物體A上升經(jīng)某一位置時(shí)的速度大小為vA，這時(shí)物體B下落速度大小為vB，如圖乙所示。這段時(shí)間里，彈簧的彈力對(duì)物體A的沖量為多少？二、提升練習(xí)1.（2020四川二模）如圖所示，、兩個(gè)質(zhì)量相等的小球，分別從同一高度、傾角分別為、的光滑斜面頂端由靜止自由滑下。在小球從開(kāi)始下滑到到達(dá)斜面底端的過(guò)程中，下列判斷正確的是A球和球到達(dá)斜面底端的速度大小不相等B球重力做功的平均功率比球重力做功的平均功率小C球運(yùn)動(dòng)的加速度比球運(yùn)動(dòng)的加速度大D球所受重力的沖量大小比球所受重力的沖量大小小2.（多選）如圖所示，把重物

16、G壓在紙帶上，用一水平力緩慢拉動(dòng)紙帶，用另一水平力快速拉動(dòng)紙帶，紙帶都被從重物下面抽出，對(duì)這兩個(gè)過(guò)程，下面的解釋正確的是()A緩慢拉動(dòng)紙帶時(shí)，紙帶對(duì)重物的摩擦力大B快速拉動(dòng)紙帶時(shí)，紙帶對(duì)重物的摩擦力小C緩慢拉動(dòng)紙帶時(shí)，紙帶給重物的沖量大D快速拉動(dòng)紙帶時(shí)，紙帶給重物的沖量小3.如圖所示，斜面上除AB段粗糙外，其余部分均是光滑的，物體與AB段間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同，今使物體(可視為質(zhì)點(diǎn))從斜面頂端O處由靜止開(kāi)始下滑，經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度與經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度相同，已知AB=BC，則下列說(shuō)法正確的是( )A物體在AB段與在BC段動(dòng)量變化相同B物體所受合外力在AB段與在BC段做的功相同C物體在AB段與在BC段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同D物體在AB段與在BC段的加速度相同4.（2019臨汾二模）水平面上有質(zhì)量相等的、兩個(gè)物體，水平推力、分別作用在、上。一段時(shí)間