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1、高三物理第五章 专题1-5例题解析一. 本周教学内容： 第五章 专题15专题一 冲量、动量 1. 冲量（I） （1）定义IF=Ft（F为恒力） 单位Ns （3）冲量是过程量，与一段时间相对应。 注：有力，有过程，有冲量，跟是否做功无关。 2. 动量（P） （1）定义 P=mv，单位：kgm/s （3）动量是状态量。（与时刻、位置相对应） 3. 动量变化量（又称动量增量） （2）P2、P1在同一直线上，可以先选定正方向，用正、负号表示动量的方向，把矢量运算转化为代数运算。 动量变化可补充例题： 以速度v0竖直上抛，一质量为m的小球，则从抛出至返回抛出点。 专题二 动量定理 意义不同：牛顿第二定律
2、说明力的瞬时效应，产生a。动量定理说明力作用一段时间的积累效应，产生冲量，改变物体动量。 4. 应用： 举例： 将质量为m的小球从h高度水平抛出，求从抛出至落地，小球动量变化。 单摆摆球质量m，摆线长为l，摆角为（5），则在其由振幅处摆至平衡位置过程中，重力冲量多大？I合多大？ （3）求力F。专题三 动量守恒定律 1. 动量守恒定律内容：相互作用的物体组成的系统不受外力（或外力之和为零），系统的总动量保持不变。 注：动量守恒定律的表达式为矢量式，解题时应选定一个正方向，各物体动量方向用正、负号表示，将矢量方程转化为代数方程。 公式中速度是以地面为参考系。 人、车原来静止，突然人以速度v0跳下，
3、则车的速度为vM=? 2. 动量守恒条件： 系统不受外力或系统所受外力之和为0。 系统所受外力不为零，但外力远小于内力时，近似认为动量守恒。 如碰撞，爆炸等过程。 系统所受外力不为零，但在某个方向上不受外力（Fx=0），此方向动量守恒。 子弹打砂摆，在打击过程中，作用时间极短，（T(M+m)g圆运动） 系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒。（E不守恒） 上摆过程则系统动量不守恒，机械能守恒。 3. 应用解题： （1）定系统。（将相互作用的几个物体看成一个系统） （2）查条件。（明确研究过程，分析系统受力，判断是否满足动量守恒条件） （3）定状态。（明确系统中每一个物体在研究过程中的初、末状态
4、） （4）定正方向。 （5）列方程。（根据动量守恒定律）专题四 碰撞与反冲 1. 碰撞： 物体间发生相互作用的时间很短，相互作用过程中的相互作用力很大，这类现象称碰撞。 特点：作用时间极短，作用力很大，发生碰撞的物体系统动量守恒。（系统受外力内力） 中学只处理正碰，即碰撞前后物体的动量是在一条直线上。根据碰撞中能量转化情况把碰撞分三类： （1）完全弹性碰撞，碰撞后形变完全消失，不损失能量。 特点：系统动量，机械能（动能）守恒。 （2）完全非弹性碰撞：碰撞后形变完全保留，一点也不能恢复，如钢球和橡皮泥相碰，子弹击中木块停留在木块中，通常表现为碰后两物体合二为一，以共同速度一起运动。 特点：系统动
5、量守恒，碰后共同速度，机械能损失最多。 （3）一般碰撞（非弹性碰撞）：碰撞后形变部分保留，碰后两物体速度不同。特点：系统动量守恒，有机械能损失。（损失介于上述两种极端情况之间）（4）判定碰撞可能性问题的分析思路判定系统动量是否守恒。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。判定碰撞前后动能是否增加。 举例：“一动一静”碰撞： 弹性碰撞：系统动量守恒，机械能守恒 完全非弹性碰撞： 一般碰撞： 2. 反冲现象： （1）定义： 在系统内力作用下，系统内的一部分物体向某方向发生动量变化时，系统内其余部分物体向相反的方向
6、发生动量变化。如：爆竹爆炸，发射火箭，喷气式飞机，炮车发射炮弹等。（2）特点：反冲运动过程中，系统在某一方向不受外力或外力的作用远小于物体间的相互作用力，可应用动量守恒定律。动能增加（其它形式的能转化而来）。作用力和反作用力都做正功。专题五 相互作用过程中的能量转化 1. 当物体间发生相互作用时，常常伴随着多种能量的转化和重新分配过程。系统动量及机械能是否守恒要从两守恒定律成立的条件去分别判断。 （1）系统动量守恒，机械能也守恒：完全弹性碰撞 如：两木块夹弹簧在光滑水平面上运动，系统不受外力（之和为零），系统动量守恒。系统内只有弹簧弹力做功，系统机械能守恒，运动过程中弹性势能和木块动能相互转化
7、，当两木块速度相等时，弹性势能最大。 如：小球滑上光滑面上的光滑曲面小车，小球和小车此系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，系统跟外界没有能量转化，系统机械能守恒。上滑过程中，小球动能减少转化成小球的重力势能和小车动能，当两者速度相等时，小球滑至最高点。 （2）系统动量守恒，机械能增加： 如：炸弹爆炸，系统动量守恒，机械能增加，增加的机械能由化学能转化而来。 如：光滑冰面上两人相互推开的过程，系统动量守恒，机械能增加，增加机械能由生物能转化而来。 （3）系统动量守恒，机械能减少：完全非弹性碰撞 如：子弹击木块，类似非弹性碰撞。系统不受外力，系统动量守恒，由于系统有摩擦力做功，系统减少的机械能
8、转化为内能。 如：木块在木板上滑动，木板放在光滑水平面上，系统动量守恒，由于系统内一对滑动摩擦力做功代数和为负值，系统机械能减少，减少机械能的原因是摩擦生热（Qfs）转化为内能。【典型例题】 例1. （西安）2002年3月25日，从酒泉载人航天发射场发射升空的“神舟”三号飞船，于4月1日安全准确返回降落。2002年12月30日我国又成功地发射了“神舟”四号飞船，在太空遨游6天零18小时，巡天540余万公里后，于2003年1月5日安全准确返回。我国即将发射“神舟”五号载人飞船。宇宙飞船的动力除常规动力外，目前科学家提出了几种方案：较为成熟的有核动力方案，太阳帆也是其中一个方案：科学家设想在未来的
9、航天事业中用太阳帆来加速星际宇宙飞船。按照近代光的粒子说，光由光子组成。飞船在太空中张开太阳帆，使太阳光垂直射到太阳帆上，太阳帆面积为S，太阳帆对光的反射率为100%，设太阳帆上每单位面积每秒到达n个光子，每个光子的动量为P。（1）若飞船总质量为m，则飞船获得的加速度为多少？（2）某飞船的太阳帆的面积S50m2，飞船的质量为m2103kg，飞船所在太空处太阳帆上每单位面积每秒到达光子数n1027个，光子动量可用下式计算：Ph/，其中普 解析：（1）对每个光子与太阳帆的碰撞视为弹性碰撞。据动量定理，每个光子对太阳帆的冲量IP2P 例2. （济南）质量为m1kg的小木块（可看成质点），放在质量为M
10、5kg的长木板的左端，如下图所示，长木板放在光滑的水平桌面上。小木块与长木板间的动摩擦因数0.1，长木板的长度l2m，系统处于静止状态。现使小木块从长木板右端脱离出来，可采取下列两种方法：（g取10m/s2）（1）给小木块施加水平向右的恒定外力F，F的作用时间t2s，则F至少是多大？（2）给小木块一个水平向右的冲量I，则冲量I至少是多大？解： 例3. （广东物理，18）如图所示，两个完全相同的质量为m的木板A、B置于水平地面上，它们的间距s2.88m，质量为2m、大小可忽略的木块C置于A板的左端。C与A之间的动摩擦因数10.22，A、B与水平地面之间的动摩擦因数为20.10，最大静摩擦力可认为
11、等于滑动摩擦力。开始时三个物体处于静止状态。现给C施加一个水平向右，大小为2/5mg的恒力F，假定木板A、B碰撞时间极短且碰撞后粘连在一起，要使C最终不脱离木板，每块木板的长度至少应为多少？解析：设A、C之间的滑动摩擦力大小为f1，A与水平地面之间的滑动摩擦力大小为f2所以一开始A和C保持相对静止，在F的作用下向右加速运动，有A、B两木板的碰撞瞬间，内力的冲量远大于外力的冲量，由动量守恒定律得碰撞结束后到三个物体达到共同速度的相互作用过程中，设木板向前移动的位移为s1，选三个物体构成的整体为研究对象，外力之和为零，则设A、B系统与水平地面之间的滑动摩擦力大小为f3，对A、B系统，由动能定理对C
12、物体，由动能定理由以上各式，再代入数据可得 例4. 如图所示，甲乘一辆冰车从山坡的冰道上滑下进入水平冰道，乙乘另一辆冰车在水平冰道上沿同一直线向甲迎面滑来。甲和他的冰车总质量为m140kg，滑到水平冰道上的速度为v14m/s；乙和他的冰车总质量为m260kg，速度大小为v20.5m/s。当两人相距很近时，为了防止冰车相撞，他们相互用手接触并推对方。设冰面是光滑的，且相推后甲、乙不再相撞，求在他们相互作用的过程中，（1）甲和他的冰车的动量变化的最小值。（2）甲的推力对乙做功的最小值。解：（1）设向右为正方向，根据系统动量守恒。 例5. 如图所示，在光滑的水平地面上停着一辆小车。小车上平台的上表面
13、是粗糙的。它靠在光滑的水平桌面旁并与桌面等高。现在有一个质量为m2kg的物体C以速度v010m/s沿水平桌面向右运动，滑过小车平台后从A点离开，恰能落在小车前端的B点，此后物体C与小车以共同速度运动。已知小车质量为M5kg，O点在A点的正下方，OA0.8m，OB1.2m，g取10m/s2。求：物体刚离开平台时，小车获得的速度大小。解：设物体刚离开平台时速度为v1，这时车速为v2物体在空中飞行时间为t物体在小车平台上滑动的过程中，物体和小车总动量守恒 例6. 在水平面上沿一条直线放两个完全相同的小物体A和B，它们相距s，在B右侧距B2s处有一深坑，如图所示。现对A物施以瞬间冲量，使物体A沿A、B连线以速度v0向B运动。为使A与B能发生碰撞且碰撞之后又不会落入右侧深坑中，物体A、B与水平面间的动摩擦因数应满足什么条件。设A、B碰撞时间很短，A、B碰撞后不再分离，g10m/s2。解：设物体A、B的质量均为m，它们与地面间动摩擦因数为若使A、B能够碰撞须有，A开始的动能大于克服摩擦力做的功即：设A与B碰撞之前瞬间的速度为v1，碰撞后A、B的速度为v2A、B碰撞后一起以v2开始运动，不落入深坑中的条件是它们的动能小于克服摩擦力做的功即：所以要满足题目要求，物体与地面间动摩擦因数有 例7. 长为2m的小车A，它的质量为2kg，静止在光
