精英家教一对一高考物理备课资料陈果动量考点例析专题四Word格式文档下载.docx

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物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。

既I=Δp

（2）动量定理表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）。

（3）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。

（4）现代物理学把力定义为物体动量的变化率：

（牛顿第二定律的动量形式）。

（5）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。

4、深刻理解动量守恒定律

（1）.动量守恒定律：

一个系统不受外力或者受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。

即：

（2）动量守恒定律成立的条件

系统不受外力或者所受外力之和为零；

（重力和支持力）

系统受外力，但外力远小于内力，可以忽略不计；

（碰、打击、爆炸）

系统在某一个方向上所受的合外力为零，则该方向上动量守恒。

全过程的某一阶段系统受的合外力为零，则该阶段系统动量守恒。

（3）.动量守恒定律的表达形式：

除了

，即p1+p2=p1/+p2/外，还有：

Δp1+Δp2=0，Δp1=-Δp2和

二、解析典型问题

问题1：

掌握求恒力和变力冲量的方法。

恒力F的冲量直接根据I=Ft求，而变力的冲量一般要由动量定理或F-t图线与横轴所夹的面积来求。

例1、质量为m的小球由高为H的、倾角为θ光滑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？

分析与解：

力的作用时间都是

，力的大小依次是mg、

mgcosθ和mg.sinθ，所以它们的冲量依次是：

特别要注意，该过程中弹力虽然不做功，但对物体有冲量。

例2、一个物体同时受到两个力F1、F2的作用，F1、F2与时间t的关系如图1所示，如果该物体从静止开始运动，经过t=10s后F1、F2以及合力F的冲量各是多少？

经过t=10s后,F1的冲量I1=10×

10/2=50N.S

F2的冲量I2=－50N.S,合力F的冲量为0.

例3、一质量为100g的小球从0.80m高处自由下落到一厚软垫上．若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了0.2s，则这段时间内软垫对小球的冲量为________．（取g=10m/s2，不计空气阻力）．

分析与解:

小球从高处自由下落到软垫陷至最低点经历了两个过程，从高处自由下落到接触软垫前一瞬间，是自由下落过程，接触软垫前一瞬间速度由：

求出

.

接触软垫时受到软垫向上作用力N和重力G（=mg）作用，规定向下为正，由动量定理：

（mg-N）t=0-m

故有：

在重物与地面撞击问题中，是否考虑重力，取决于相互作用力与重力大小的比较，此题中N=0.3N，mg=0.1N，显然在同一数量级上，不可忽略．若二者不在同一数量级，相差极大，则可考虑忽略不计（实际上从同一高度下落，往往要看撞击时间是否极短，越短冲击力越大）．

问题2：

掌握求动量及动量变化的方法。

求动量的变化要用平行四边形定则或动量定理。

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？

因为合外力就是重力，所以Δp=Ft=mgt

例5、一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷人泥潭中。

若把在空中下落的过程称为过程Ⅰ，进人泥潭直到停止的过程称为过程Ⅱ,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Ⅱ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、Ⅱ两个过程中合外力的总冲量等于零

D、过程Ⅱ中钢珠的动量的改变量等于零

分析与解：

根据动量定理可知,在过程I中,钢珠从静止状态自由下落.不计空气阻力,小球所受的合外力即为重力,因此钢珠的动量的改变量等于重力的冲量,选项A正确;

过程I中阻力的冲量的大小等于过程I中重力的冲量的大小与过程Ⅱ中重力的冲量的大小之和,显然B选项不对;

在I、Ⅱ两个过程中,钢珠动量的改变量各不为零.且它们大小相等、方向相反，但从整体看，钢珠动量的改变量为零,故合外力的总冲量等于零,故C选项正确,D选项错误。

因此，本题的正确选项为A、C。

问题3：

能应用动量定理求解相关问题

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。

应用动量定理解题的思路和一般步骤为：

（l）明确研究对象和物理过程;

（2）分析研究对象在运动过程中的受力情况;

（3）选取正方向,确定物体在运动过程中始末两状态的动量;

（4）依据动量定理列方程、求解。

1．简解多过程问题。

例6、一个质量为m=2kg的物体,在F1=8N的水平推力作用下,从静止开始沿水平面运动了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。

规定推力的方向为正方向,在物体运动的整个过程中,物体的初动量P1=0,末动量P2=O。

据动量定理有：



，解得

由例6可知,合理选取研究过程，能简化解题步骤,提高解题速度。

本题也可以用牛顿运动定律求解。

同学们可比较这两种求解方法的简繁情况。

.

2.求解平均力问题

例7、质量是60kg的建筑工人，不慎从高空跌下，由于弹性安全带的保护作用，最后使人悬挂在空中．已知弹性安全带缓冲时间为1.2s，安全带伸直后长5m，求安全带所受的平均冲量．（g=10m／s2）

人下落为自由落体运动，下落到底端时的速度为：

取人为研究对象，在人和安全带相互作用的过程中，人受到重力mg和安全带给的冲力F，取F方向为正方向，由动量定理得：

（F-mg）t=mV—mV0

所以

，（方向竖直向下）

注意：

动量定理既适用于恒力作用下的问题，也适用于变力作用下的问题．如果是在变力作用下的问题，由动量定理求出的力是在t时间内的平均值．

3、对系统应用动量定理。

系统的动量定理就是系统所受合外力的冲量等于系统总动量的变化。

若将系统受到的每一个外力、系统内每一个物体的速度均沿正交坐标系x轴和y轴分解，则系统的动量定理的数学表达式如下：

，

对于不需求解系统内部各物体间相互作用力的问题，采用系统的动量定理求解将会使求解简单、过程明确。

例8、如图3所示，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。

若汽车的牵引力一直未变，车与路面的动摩擦因数为μ，那么拖车刚停下时，汽车的瞬时速度是多大？

以汽车和拖车系统为研究对象，全过程系统受的合外力始终为

，该过程经历时间为V0/μg，末状态拖车的动量为零。

全过程对系统用动量定理可得：

这种方法只能用在拖车停下之前。

因为拖车停下后，系统受的合外力中少了拖车受到的摩擦力，因此合外力大小不再是

。

问题4：

能根据动量守恒条件判定系统的动量是否守恒？

例9、如图5所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短．现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象（系统），则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中：

A、动量守恒、机械能守恒

B、动量不守恒、机械能不守恒

C、动量守恒、机械能不守恒

D、动量不守恒、机械能守恒

若以子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象（系统），从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短时，弹簧固定端墙壁对弹簧有外力作用，因此动量不守恒．而在子弹射入木块时，存在剧烈摩擦作用，有一部分能量将转化为内能，机械能也不守恒．实际上，在子弹射入木块这一瞬间过程，取子弹与木块为系统则可认为动量守恒（此瞬间弹簧尚未形变）．子弹射入木块后木块压缩弹簧过程中，机械能守恒，但动量不守恒．物理规律总是在一定条件得出的，因此在分析问题时，不但要弄清取谁作研究对象，还要弄清过程的阶段的选取，判断各阶段满足物理规律的条件．

例10、质量为M的小车中挂有一个单摆，摆球的质量为M0，小车和单摆以恒定的速度V0沿水平地面运动，与位于正对面的质量为M1的静止木块发生碰撞，碰撞时间极短，在此过程中，下列哪些说法是可能发生的（）

A．小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别为V1、V2和V3，且满足：

（M+M0）V0=MV1+M1V2+M0V3；

B．摆球的速度不变，小车和木块的速度为V1、V2，且满足：

MV0=MV1+M1V2；

C．摆球的速度不变，小车和木块的速度都为V，且满足：

MV0=（M+M1）V；

D．小车和摆球的速度都变为V1，木块的速度变为V2，且满足：

（M+M0）V0=（M+M0）V1+M1V2

小车与木块相碰，随之发生的将有两个过程：

其一是，小车与木块相碰，作用时间极短，过程结束时小车与木块速度发生了变化，而小球的速度未变；

其二是，摆球将要相对于车向右摆动，又导致小车与木块速度的改变。

但是题目中已明确指出只需讨论碰撞的极短过程，不需考虑第二过程。

因此，我们只需分析B、C两项。

其实，小车与木块相碰后，将可能会出现两种情况，即碰撞后小车与木块合二为一或它们碰后又分开，前者正是C项所描述的，后者正是B项所描述的，所以B、C两项正确。

问题5：

能根据动量守恒定律求解“合二为一”和“一分为二”问题。

“合二为一”问题：

两个速度不同的物体，经过相互作用，最后达到共同速度。

“一分为二”问题：

两个物体以共同的初速度运动，由于相互作用而分开各自以不同的速度运动。

例11、甲、乙两小孩各乘一辆小车在光滑水平面上匀速相向行驶，速度均为6m/s.甲车上有质量为m=1kg的小球若干个，甲和他的车及所带小球的总质量为M1=50kg，乙和他的车总质量为M2=30kg。

现为避免相撞，甲不断地将小球以相对地面16.5m/s的水平速度抛向乙，且被乙接住。

假设某一次甲将小球抛出且被乙接住后刚好可保证两车不致相撞，试求此时：

（1）两车的速度各为多少？

（2）甲总共抛出了多少个小球？

甲、乙两小孩依在抛球的时候是“一分为二”的过程，接球的过程是“合二为一”的过程。

（1）甲、乙两小孩及两车组成的系统总动量沿甲车的运动方向，甲不断抛球、乙接球后，当甲和小车与乙和小车具有共同速度时，可保证刚好不撞。

设共同速度为V，则:

M1V1－M2V1=（M1+M2）V

（2）这一过程中乙小孩及时的动量变化为:

△P=30×

6－30×

（－1.5）=225（kg·

m/s）

每一个小球被乙接收后，到最终的动量弯化为△P1=16.5×

1－1.5×

1=15（kg·

故小球个数为

例12、人和冰车的总质量为M，另有一个质量为m的坚固木箱，开始时人坐在冰车上静止在光滑水平冰面上，某一时刻人将原来静止在冰面上的木箱以速度V推向前方弹性挡板，木箱与档板碰撞后又反向弹回，设木箱与挡板碰撞过程中没有机械能的损失，人接到木箱后又以速度V推向挡板，如此反复多次，试求人推多少次木箱后将不可能再接到木箱？

（已知

）

解析:

人每次推木箱都可看作“一分为二”的过程，人每次接箱都可以看作是“合二为一”的过程，所以本题为多个“一分为二”和“合二为一”过程的组合过程。

设人第一次推出后自身速度为V1，则：

MV1=mV，

人接后第二次推出，自身速度为V2，则mV+2mV=MV2

（因为人每完成接后推一次循环动作，自身动量可看成增加2mV）

设人接后第n次推出，自身速度为Vn，则mV+2mV（n-1）=MVn

∴Vn=

（2n-1）V，

若Vn≥V，则人第n次推出后，不能再接回，将有关数据代入上式得n≥8.25，∴n=9。

问题6:

会用动量守恒定律解“人船模型”问题

两个物体均处于静止，当两个物体存在相互作用而不受外力作用时，系统动量守恒。

这类问题的特点：

两物体同时运动，同时停止。

例13、如图7所示，质量为M的车静止在光滑水平面上，车右侧内壁固定有发射装置。

车左侧内壁固定有沙袋。

发射器口到沙袋的距离为d，把质量为m的弹丸最终射入沙袋中，这一过程中车移动的距离是_______。

本题可把子弹看作“人”，把车看作“船”，这样就可以用“人船模型”来求解.

解得

问题7:

会分析求解“三体二次作用过程”问题

所谓“三体二次作用”问题是指系统由三个物体组成，但这三个物体间存在二次不同的相互作用过程。

解答这类问题必须弄清这二次相互作用过程的特点，有哪几个物体参加？

是短暂作用过程还是持续作用过程？

各个过程遵守什么规律？

弄清上述问题，就可以对不同的物理过程选择恰当的规律进行列式求解。

例14、光滑的水平面上，用弹簧相连的质量均为2kg的A、B两物块都以V0=6m/s的速度向右运动，弹簧处于原长，质量为4kg的物块C静止在前方，如图8所示。

B与C碰撞后二者粘在一起运动，在以后的运动中，当弹簧的弹性势能达到最大为J时，物块A的速度是m/s。

本题是一个“三体二次作用”问题：

“三体”为A、B、C三物块。

“二次作用”过程为第一次是B、C二物块发生短时作用，而A不参加，这过程动量守恒而机械能不守恒；

第二次是B、C二物块作为一整体与A物块发生持续作用，这过程动量守恒机械能也守恒。

对于第一次B、C二物块发生短时作用过程，设B、C二物块发生短时作用后的共同速度为VBC，则据动量守恒定律得：

（1）

对于第二次B、C二物块作为一整体与A物块发生持续作用，设发生持续作用后的共同速度为V，则据动量守恒定律和机械能守恒定律得：

mAV0+

（2）

（3）

由式

（1）、

（2）、（3）可得：

当弹簧的弹性势能达到最大为EP=12J时，物块A的速度V=3m/s。

例15、如图9所示为三块质量均为m，长度均为L的木块。

木块1和木块2重叠放置在光滑的水平桌面上，木块3沿光滑水平桌面运动并与叠放在下面的木块2发生碰撞后粘合在一起，如果要求碰后原来叠放在上面的木块1完全移到木块3上，并且不会从木块3上掉下，木块3碰撞前的动能应满足什么条件？

设木块之间的动摩擦因数为。

设第3块木块的初速度为V0,对于3、2两木块的系统，设碰撞后的速度为V1，据动量守恒定律得：

mV0=2mV1

对于3、2整体与1组成的系统，设共同速度为V2，则据动量守恒定律得：

2mV1=3mV2

（1）第1块木块恰好运动到第3块上，首尾相齐，则据能量守恒有：

由

联立方程得：

Ek3=6μmgL

（2）第1块运动到第3块木块上，恰好不掉下，据能量守恒定律得：

Ek3=9μmgL

故：

问题8、会分析求解“二体三次作用过程”问题

所谓“二体三次作用”问题是指系统由两个物体组成，但这两个物体存在三次不同的相互作用过程。

求解这类问题的关键是正确划分三个不同的物理过程，并能弄清这些过程的特点，针对相应的过程应用相应的规律列方程解题。

例16、如图10所示，打桩机锤头质量为M，从距桩顶h高处自由下落，打在质量为m的木桩上，且在极短时间内便随桩一起向下运动，使得木桩深入泥土的距离为S，那么在木桩下陷过程中泥土对木桩的平均阻力是多少？

这是一道联系实际的试题。

许多同学对打木桩问题的过程没有弄清楚，加上又不理解“作用时间极短”的含意而酿成错误。

其实

打木桩问题可分为三个过程：

其一：

锤头自由下落运动过程，设锤刚与木桩接

触的速度为V0，则据机械能守恒定律得：

Mgh=

所以V0=

其二：

锤与木桩的碰撞过程，由于作用时间极短，

内力远大于外力，动量守恒，设碰后的共同速度为V，

据动量守恒定律可得：

MV0=（M+m）V,所以V=

其三：

锤与桩一起向下做减速运动过程，设在木桩下陷过程中泥土对木桩的平均阻力为f,由动能定理可得：

（M+m）gS-fS=0-

所以f=（M+m）g+

例17、如图11所示，C是放在光滑的水平面上的一块木板，木板的质量为3m，在木板的上面有两块质量均为m的小木块A和B，它们与木板间的动摩擦因数均为μ。

最初木板静止，A、B两木块同时以方向水平向右的初速度V0和2V0在木板上滑动，木板足够长，A、B始终未滑离木板。

求：

（1）木块B从刚开始运动到与木板C速度刚好相等的过程中，木块B所发生的位移；

（2）木块A在整个过程中的最小速度。

（1）木块A先做匀减速直线运动，后做匀加速直线运动；

木块B一直做匀减速直线运动；

木板C做两段加速度不同的匀加速直线运动，直到A、B、C三者的速度相等为止，设为V1。

对A、B、C三者组成的系统，由动量守恒定律得：

解得：

V1=0.6V0

对木块B运用动能定理，有：

解得

（2）设木块A在整个过程中的最小速度为V′，所用时间为t，由牛顿第二定律：

对木块A：

对木板C：

当木块A与木板C的速度相等时，木块A的速度最小，因此有：

木块A在整个过程中的最小速度为：

问题9:

会用动量守恒定律解“碰撞类”问题

1.碰撞的特点

（1）作用时间极短，内力远大于外力，总动量总是守恒的。

（2）碰撞过程中，总动能不增。

因为没有其它形式的能量转化为动能。

（3）碰撞过程中，当两物体碰后速度相等时，即发生完全非弹性碰撞时，系统动能损失最大。

（4）碰撞过程中，两物体产生的位移可忽略。

2.判定碰撞可能性问题的分析思路

（1）判定系统动量是否守恒。

（2）判定物理情景是否可行，如追碰后，前球动量不能减小，后球动量在原方向上不能增加；

追碰后，后球在原方向的速度不可能大于前球的速度。

（3）判定碰撞前后动能是不增加。

例20、甲乙两球在水平光滑轨道上向同方向运动，已知它们的动量分别是P1=5kg.m/s,P2=7kg.m/s,甲从后面追上乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为10kg.m/s，则二球质量m1与m2间的关系可能是下面的哪几种？

A、m1=m2B、2m1=m2C、4m1=m2D、6m1=m2。

甲乙两球在碰撞过程中动量守恒，所以有：

P1+P2=P1，+P2，即：

P1，=2kg.m/s。

由于在碰撞过程中，不可能有其它形式的能量转化为机械能，只能是系统内物体间机械能相互转化或一部分机械能转化为内能，因此系统的机械能不会增加。

所以有：

m1

m2,不少学生就选择（C、D）选项。

这个结论合“理”，但却不合“情”。

因为题目给出物理情景是“甲从后面追上乙”，要符合这一物理情景，就必须有

，即m1

；

同时还要符合碰撞后乙球的速度必须大于或等于甲球的速度这一物理情景，即

，所以

.因此选项（D）是不合“情”的，正确的答案应该是（C）选项。

例21、如图12所示，半径和动能都相等的两个小球相向而行．甲球质量m甲大于乙球质量m乙，水平面是光滑的，两球做对心碰撞以后的运动情况可能是下述哪些情况？

A．甲球速度为零，乙球速度不为零

B．两球速度都不为零

C．乙球速度为零，甲球速度不为零

D．两球都以各自原来的速率反向运动

首先根据两球动能相等，

得出两球碰前动量大小之比为：

，因m甲>

m乙，则P甲>

P乙，则系统的总动量方向向右。

根据动量守恒定律可以判断，碰后两球运动情况可能是A、B所述情况，而C、D情况是违背动量守恒的，故C、D情况是不可能的．

问题10:

会用动量守恒定律和能量守恒解“相对滑动类”问题

解决动力学问题，一般有三种途径：

（1）牛顿第二定律和运动学公式（力的观点）；

（2）动量定理和动量守恒定律（动量观点）；

（3）动能定理、机械能守恒定律、功能关系、能的转化和守恒定律（能量观点）.以上这三种观点俗称求解力学问题的三把“金钥匙”.如何合理选取三把“金钥匙”解决动力学问题，是老师很难教会的。

但可以通过分别用三把“金钥匙”对一道题进行求解，通过比较就会知道如何选取三把“金钥匙”解决动力学问题,从而提高分析问题解决问题的能力。

例22、如图13所示，一质量为M、长为L的长方形木板B放在光滑的水平地面上，在其右端放一质量为m的小木块A，m＜M.现以地面为参照系，给A和B以大小相等、方向相反的初速度（如图1），使A开始向左运动，B开始向右运动，但最后A刚好没有滑离B板，以地面为参照系.

（1）若已知A和B的初速度大小为V0，求它们最后的速度大小和方向.

（2）若初速度的大小未知，求小木块A向左运动到达的最远处（从地面上看）离出发点的距离.

方法1、用牛顿第二定律和运动学公式求解。

A刚好没有滑离B板，表示当A滑到B板的最左端时，A、B具有相同的速度，设此速度为V，经过时间为t,A、B间的滑动摩擦力为f.如图14所示。

对A据牛顿第二定律和运动学公式有：

f=maA,L2=

，V=-V0+aAt;

对B据牛顿第二定律和运动学公式有：

f=MaB,

V=V0-aBt;

由几何关系有：

L0+L2=L；

由以上各式可求得它们最后的速度大小为

V＝

.V0，方向向右。

对A，向左运动的最大距离为

方法2、用动能定理和动量定理求解。

A刚好没有滑离B板，表示当A滑到B板的最左端时，A、B具有相同的速度，设此速度为V，经过时间为t,A和B的初速度的大小为V0，则据动量定理可得：



对A：

ft=mV+mV0

对B：

-ft=MV－MV0

解得：

V0，方向向右

A在B板的右端时初速度向左，而到达B板左端时的末速度向右，可见A在运动过程中必须经历向左作减速运动直到速度为零，再向右作加速运动直到速度为V的两个阶段。

设L1为A开始运动到速度变为零过程中向左运动的路程，L2为A从速度为零增加到速度为V的过程中向右运动的路程，L0为A从开始运动到刚好到达B的最左端的过程中B运动的路程，如图2所示，设A与