.wd.动量、动量守恒定律及应用一、考纲要求考点要求说明考点解读 ks5u 动量、动量守恒定律及其应用动量守恒定律只限于一维情况本章的重点内容：唯一的二级要求是动量及其守恒定律，本专题的特点是题目较简单，但为了照顾知识点的覆盖面，通常会出现一个大题中再套二、三个小题的情况 弹性碰撞和非弹性碰撞、反冲运动验证动量守恒定律实验、探究二、知识网络三专题要点1. 动量：动量是状态量；因为V是状态量，动量是失量，其方向与物休动动方向一样。2. 动量的变化： P是失量，其方向与速度的变化V的方向一样。求解方法：求解动量的变化时遵循平行四边形定则。1假设初末动量在同一直线上，则在选定正方向的前提下，可化失量运算为代数运算。2假设初末动量不在同一直线上，则运算遵循平行四边形定则。目前只考虑在同一直线上的情况【例1】一个质量为m=40g的乒乓球自高处落下，以速度=1m/s碰地，竖直向上弹回，碰撞时间极短，离地的速率为=0.5m/s。求在碰撞过程中，乒乓球动量变化为多少【例2】：一质量为0.5kg的木块以10m/s水平速度沿倾角为300的光滑斜面向上滑动设斜面足够长, 求木块在1s末的动量 和3s内的动量变化量的大小g=10m/s23冲量 ： 力和力的作用时间的乘积叫做冲量：I=Ft1冲量是描述力的时间积累效应的物理量，是过程量，它与时间相对应。2冲量是矢量，它的方向由力的方向决定不能说和力的方向一样。如果力的方向在作用时间内保持不变，那么冲量的方向就和力的方向一样。如果力的方向在不断变化，如绳子拉物体做圆周运动，则绳的拉力在时间t内的冲量，就不能说是力的方向就是冲量的方向。对于方向不断变化的力的冲量，其方向可以通过动量变化的方向间接得出。3高中阶段只要求会用I=Ft计算恒力的冲量。对于变力的冲量，高中阶段只能利用动量定理通过物体的动量变化来求。4要注意的是：冲量和功不同。恒力在一段时间内可能不作功，但一定有冲量。【例3】 质量为m的小球由高为H的光滑固定斜面顶端无初速滑到底端过程中，重力、弹力、合力的冲量各是多大 【点评】特别要注意，该过程中弹力虽然不做功，但对物体有冲量。4、动量定理物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。既I=p1动量定理说明冲量是使物体动量发生变化的原因，冲量是物体动量变化的量度。这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量或者说是物体所受各外力冲量的矢量和。2动量定理给出了冲量过程量和动量变化状态量间的互求关系。3动量定理的表达式是矢量式。在一维的情况下，各个矢量必须以同一个规定的方向为正。点评：要注意区分“合外力的冲量和“某个力的冲量，根据动量定理，是“合外力的冲量等于动量的变化量，而不是“某个力的冲量 等于动量的变化量。这是在应用动量定理解题时经常出错的地方，要引起注意。【例4】以初速度v0平抛出一个质量为m的物体，抛出后t秒内物体的动量变化是多少点评：有了动量定理，不管是求合力的冲量还是求物体动量的变化，都有了两种可供选择的等价的方法。此题用冲量求解，比先求末动量，再求初、末动量的矢量差要方便得多。当合外力为恒力时往往用Ft来求较为简单；当合外力为变力时，在高中阶段只能用p来求。【动量定理的定性应用】【例5】 鸡蛋从同一高度自由下落，第一次落在地板上，鸡蛋被打破；第二次落在泡沫塑料垫上，没有被打破。这是为什么F【例6】某同学要把压在木块下的纸抽出来。第一次他将纸迅速抽出，木块几乎不动；第二次他将纸较慢地抽出，木块反而被拉动了。这是为什么【例7】 一粒钢珠从静止状态开场自由下落，然后陷人泥潭中。假设把在空中下落的过程称为过程，进人泥潭直到停顿的过程称为过程， 则( )A、过程I中钢珠的动量的改变量等于重力的冲量B、过程中阻力的冲量的大小等于过程I中重力的冲量的大小C、I、两个过程中合外力的总冲量等于零 D、过程中钢珠的动量的改变量等于零【动量定理的定量计算】利用动量定理解题，必须按照以下几个步骤进展：1明确研究对象和研究过程。研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的质点组。质点组内各物体可以是保持相对静止的，也可以是相对运动的。研究过程既可以是全过程，也可以是全过程中的某一阶段。2进展受力分析。只分析研究对象以外的物体施给研究对象的力。所有外力之和为合外力。研究对象内部的相互作用力内力会改变系统内某一物体的动量，但不影响系统的总动量，因此不必分析内力。如果在所选定的研究过程中的不同阶段中物体的受力情况不同，就要分别计算它们的冲量，然后求它们的矢量和。3规定正方向。4写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量或各外力在各个阶段的冲量的矢量和。5根据动量定理列式求解。ABC【例7】质量为m的小球，从沙坑上方自由下落，经过时间t1到达沙坑外表，又经过时间t2停在沙坑里。求：1沙对小球的平均阻力F；2小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I。m Mv0v/【例8】 质量为M的汽车带着质量为m的拖车在平直公路上以加速度a匀加速前进，当速度为v0时拖车突然与汽车脱钩，到拖车停下瞬间司机才发现。假设汽车的牵引力一直未变，车与路面的动摩擦因数为，那么拖车刚停下时，汽车的瞬时速度是多大【例9】 质量为m=1kg的小球由高h1=0.45m处自由下落，落到水平地面后，反跳的最大高度为h2=0.2m，从小球下落到反跳到最高点经历的时间为t=0.6s，取g=10m/s2。求：小球撞击地面过程中，球对地面的平均压力的大小F。【例10】 一个质量为m=2kg的物体，在F1=8N的水平推力作用下，从静止开场沿水平面运动了t1=5s，然后推力减小为F2=5N，方向不变，物体又运动了t2=4s后撤去外力，物体再经 过t3=6s停下来。试求物体在水平面上所受的摩擦力。点评：遇到涉及力、时间和速度变化的问题时，运用动量定理解答往往比运用牛顿运动定律及运动学规律求解简便。5动量守恒定律1内容：一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。2适用范围：动量守恒定律是自然界中普遍适用的规律，既适用宏观低速运动的物体，也适用微观高速运动的粒子。大到宇宙天体间的相互作用，小到微观粒子的相互作用，无不遵守动量守恒定律，它是解决爆炸、碰撞、反冲及复杂的相互作用的物体系统类问题的 基本规律。3动量守恒的条件为：充分且必要条件：系统不受外力或所受外力为零。近似守恒：虽然系统所受外力之和不为零，但系统内力远远大于外力，此时外力可以忽略不计，如：爆炸和碰撞。【碰撞】碰撞的三种情况:碰撞过程遵守的规律应同时遵守三个原则 系统动量守恒：系统动能不增加：实际情景可能：碰前、碰后两个物体的位置关系不穿越和速度关系应遵循客观实际如甲物追乙物并发生碰撞，碰前甲的速度必须大于乙的速度，碰后甲的速度必须小于、等于乙的速度或与甲反向运动 ks5u 【例11】动量守恒定律的适用情景小型迫击炮在总质量为1000kg的船上发射，炮弹的质量为2kg假设炮弹飞离炮口时相对于地面的速度为600m/s，且速度跟水平面成45角，求发射炮 ks5u 弹后小船后退的速度规律总结：系统的总动量有时可能不守恒，但只要在某一方向上守恒如此题：水平方向上，内力大于外力，动量守恒定律仍然适用。【例12】动量守恒定律的判断把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出子弹时，关于枪、子弹、车的以下说法正确的选项是 A.枪和子弹组成的系统动量守恒B.枪和车组成的系统动量守恒C.只有忽略不计子弹和枪筒之间的摩擦，枪、车和子弹组成的系统的动量才近似守恒D.枪、子弹、车组成的系统动量守恒【动量守恒的两种模型】在运用动量守恒定律处理问题时,常常遇到以下两种模型:1.人船模型:人船模型的适用条件是两个物体组成的系统在运动过程中动量守恒,并且总动量为零.两物体在其内力的相互作用下,各物体的动量虽然都在变化,但总动量仍为零,即0=Mv1-mv2.【例13】 有一艘质量为M=120 kg的船停在静水中,船长L=3 m.船上一个质量为m=60 kg的人从船头走到船尾.不计水的阻力,则船在水中移动的距离为多少?【例14】如图,在光滑的水平面上,有一静止的小车,甲乙两人站在小车左右两端,当他俩同时相向而行时,发现小车向右运动,以下说法中不正确的选项是( )A.乙的速度必定大于甲的速度B.乙对小车的冲量必定大于甲对小车的冲量C.乙的动量必定大于甲的动量D.甲乙的动量之和必定不为零2、子弹木块模型【例15】动量守恒定律的判断把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出子弹时，关于枪、子弹、车的以下说法正确的选项是 A.枪和子弹组成的系统动量守恒B.枪和车组成的系统动量守恒C.只有忽略不计子弹和枪筒之间的摩擦，枪、车和子弹组成的系统的动量才近似守恒D.枪、子弹、车组成的系统动量守恒 ks5u 【例16】 在高为h=10 m的高台上,放一质量为M=9.9 kg的木块,它与平台边缘的距离L=1 m.今有一质量为m=0.1 kg的子弹以v0的水平向右的速度射入木块(作用时间极短),并留在木块中,如下列图.木块向右滑行并冲出平台,最后落在离平台边缘水平距离为 处,木块与平台的动摩擦因数 g取10 m/s2,求(1)4 m/s (2)500 m/s:(1)木块离开平台时的速度大小; (2)子弹射入木块的速度大【例17】矩形滑块由不同材料的上下两层固体组成，将其放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v水平射向滑块假设射中上层子弹刚好不穿出，假设射中下层子弹刚好能嵌入，那么( )A两次子弹对滑块做的功一样多 B两次滑块所受冲量一样大C子弹嵌入上层时对滑块做功多 D子弹嵌入上层时滑块所受冲量大规律总结：解决这样的问题，还是应该从动量的变化角度去思考，其实，不管是从哪个地方射入，相互作用的系统没有变化，因此，动量和机械能的变化也就没有变化。【常见的题型】【例18】.如下列图,设车厢长为L,质量为M,静止在光滑的水平面上,车厢内有一质量为m的物体以初速度v0向右运动,与车厢来回碰撞n次后,静止在车厢中,这时车厢速度是( )A.v0,水平向右B.0C.mv0/(M+m), 水平向右 D.mv0/(M-m),水平向左【例19】碰撞中过程的分析如下列图，位于光滑水平桌面上的小滑块A和B都可视作质点，质量相等。B与轻质弹簧相连。设B静止，A以某一初速度向B运动并与弹簧发生碰撞。在整个AB碰撞过程中，弹簧具有的最大弹性势能等于 ks5u A. A的初动能B. A的初动能的1/2C. A的初动能的1/3D. A的初动能的1/4 ks5u 规律总结：处理带有弹簧的碰撞问题，认真分析运动的变化过程是关键，面对弹簧问题，一定要注重细节的分析，采取“慢镜头的手段。【例20】两磁铁各放在一辆小车上,小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动.甲车和磁铁的总质量为0.5 kg,乙车和磁铁的总质量为1.0 kg.两磁铁的S极相对,推动一下,使两车相向运动,某时