《新教材2023_2024学年高中物理第1章动量及其守恒定律习题课动量定理的应用课件鲁科版选择性必修第一册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材2023_2024学年高中物理第1章动量及其守恒定律习题课动量定理的应用课件鲁科版选择性必修第一册（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、重难探究能力素养全提升目录索引学以致用随堂检测全达标重难探究能力素养全提升探究一变力冲量的分析与计算探究一变力冲量的分析与计算情境探究质量为m的质点在半径为r的圆周上以角速度做匀速圆周运动,关于向心力在半个周期内的冲量大小,某同学认为I=Ft,F=m2r,则I=m2rT。你认为该同学的解答是否正确?如果不正确,错在哪里?要点提示不正确。向心力是变力,其冲量不等于Ft。根据动量定理可知,向心力的冲量等于质点的动量变化,即I=2mr。知识归纳冲量的计冲量的计算算 恒力的冲量 力和力的作用时间的乘积变力的冲量方向不变、大小随时间均匀变化的力,其冲量等于平均力与作用时间的乘积若给出F-t图像,则图像与
2、坐标轴所围“面积”表示力的冲量方向、大小都变化的力的冲量,一般根据动量定理求解应用体验例题1如图所示,悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m,运动速度的大小为v,方向向下。经过时间t,小球的速度大小为v,方向变为向上。忽略空气阻力,重力加速度为g,求该运动过程中,小球所受弹簧弹力冲量的大小。解析取竖直向上为正方向,对小球,根据动量定理得mv-(-mv)=I且I=(-mg)t解得IF=t=2mv+mgt。答案2mv+mgt规律方法规律方法等效替代是物理学中重要的思维之一,在难以求解某些物理量时,可以考虑用其等效物理量替代。如用合力替代分力,用动量的变化替代合力的冲量,用动能变化替代合力的功等。针对训练
3、1 (2023重庆第十一中学模拟)张明同学将质量为m=2kg的物体A放置在光滑的水平面上,从静止施加水平拉力,拉力随时间变化的F-t图像如图甲所示,2s末物体A获得的速度为v1;李华同学将质量为m=2kg的物体B放置在光滑的水平面上,从静止施加水平拉力,拉力随位移变化的F-x图像如图乙所示,运动2m时物体B获得的速度为v2,那么()A.v1=4.5m/s,v2=4.5m/sB.v1=4.5m/s,v2=3m/sC.v1=6m/s,v2=3m/sD.v1=6m/s,v2=4.5m/sB解析张明同学拉物体A的过程中,由动量定理得t=mv1-0,由F-t图像可知,图线与坐标轴围成的面积表示力在这段时
4、间内的冲量,代入数据解得,2s末物体A获得的速度为v1=4.5m/s,李华同学拉物体B的过程中,由动能定理得,由F-x图像可知,图线与坐标轴围成的面积表示力在这段位移内所做的功,代入数据解得,运动2m时物体B获得的速度为v2=3m/s。故选B。探究二动量定理在流体中的应用探究二动量定理在流体中的应用情境探究利用高压水流射落煤层的采煤方法,具有产量大、效率高等优势。假设高压采煤水枪出水口的截面积为S,水的密度为,水的射速为v,水射到煤层前一瞬间的速度也为v,且射到煤层上后,水的速度立即变为零。为增大水对煤层的作用力,应改变哪些因素?要点提示设在极短的时间t内,从水枪射出的水的质量为m,则m=Sv
5、t质量为m的水在t时间内动量的变化为p=m0-(-v)=Sv2t设F为水对煤层的作用力,F为煤层对水的反作用力,以F的方向为正方向,忽略水的重力,根据动量定理有Ft=p=v2St解得F=Sv2,根据牛顿第三定律知F=-F,所以F=-Sv2,为增大F,应增大水的射出速度v、出水口的截面积S。知识归纳“流体圆柱流体圆柱”模型模型连续流体(液体或气体)与物体作用问题的解决关键是选取怎样的研究对象。流体与物体作用时,“一层层”流体的速度变为零并散开,因此,可以选取很短时间t内喷出的流体为研究对象,流体与物体作用前瞬间,流体的速度均为v0,并且把流体看作圆柱形物体,其底面积为S,圆柱高为v0t。应用体验
6、例题2某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见,假设水柱从横截面积为S的喷口持续以一定的速度竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于S);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力,已知水的密度为,重力加速度大小为g。求与玩具底板作用前瞬间的水的速度v0。解析设t时间内,与玩具发生相互作用的水的质量为m,则m=V=v0St设水对玩具的作用力的大小为F,根据牛顿第三定律可知,玩具对水的作用力大小也为F。选竖直向上为正方向,根据动量定理,对质量为m的水,有-Ft=0-mv0由于玩具在空中悬停,由力的平衡条件
7、得F=Mg规律方法规律方法解决此类“流体施力问题”的关键是选取研究对象,建构“流体圆柱”模型,并能结合题意表示其质量。针对训练2宇宙飞船在太空飞行时,如果运动到游离物质微粒比较集中的区域,会受到较大的阻力。已知宇宙飞船沿运行方向的横截面积为S,运行速度为v且保持不变,游离物质微粒集中区域的平均密度为,设宇宙飞船接触到的游离物质微粒最后都附着在飞船上,求宇宙飞船在穿越该区域过程中所受阻力F的大小。解析时间t内附着在飞船上的游离物质微粒的总质量m=Svt时间t内飞船增加的动量p=mv=Sv2t由动量定理可得Ft=p解得F=Sv2,由牛顿第三定律可知宇宙飞船在穿越该区域过程中所受阻力为F=F=Sv2
8、。答案Sv2探究三动量定理与动能定理的综合应用探究三动量定理与动能定理的综合应用情境探究在水平道路上行驶的汽车,在前方有障碍物时,需要及时刹车。若汽车刹车后车轮被抱死,则从刹车到汽车停止,行驶时间、行驶路程与哪些因素有关?有何关系?知识归纳动量定理与动能定理的区别和联动量定理与动能定理的区别和联系系 比较项动量定理动能定理内容合外力的冲量等于物体动量的变化量合外力的功等于物体动能的变化量因果关系原因:合外力的冲量结果:动量的变化量原因:合外力的功结果:动能的变化量公式特点 I合=p,矢量式W合=Ek,标量式研究对象 单个或多个物体单个物体(高中阶段)研究过程 单个或多个过程单个或多个过程问题特
9、征 涉及碰撞、冲击、力作用时间 涉及功、能、力作用位移或路程应用体验例题3如图所示,在水平地面的右端B处有一面墙,一小物块放在水平地面上的A点,质量m=0.5kg,AB间距离s=5m。小物块以初速度v0=8m/s从A向B运动,刚要与墙壁碰撞时的速度v1=7m/s,碰撞后以速度v2=6m/s反向弹回。重力加速度g取10m/s2。求:(1)小物块从A向B运动过程中的加速度a的大小;(2)小物块与地面间的动摩擦因数;(3)若碰撞时间t=0.05s,碰撞过程中墙面对小物块平均作用力F的大小。解析(1)小物块从A到B过程做匀减速直线运动,根据速度位移公式,有(2)从A到B过程,由动能定理,有解得=0.1
10、5。(3)对碰撞过程,规定向右为正方向,由动量定理,有-Ft=m(-v2)-mv1解得F=130N。答案(1)1.5m/s2(2)0.15(3)130N规律方法规律方法动量是力对时间积累的效果,动能是力对空间积累的效果,因此动量定理、动能定理是解决物理问题的两条重要思路,当问题中涉及碰撞、冲击、力作用时间时,应优先考虑动量定理;当问题中涉及功、能、力作用位移或路程时,应优先考虑动能定理。针对训练3(多选)(2023广东汕头西凤中学模拟)如图所示,学生练习用脚颠球。足球的质量为0.4kg,某一次足球由静止自由下落0.8m,被重新颠起,离开脚部后竖直上升的最大高度为0.45m。已知足球与脚部的作用
11、时间为0.1s,重力加速度大小g取10m/s2,不计空气阻力,下列说法正确的是()A.足球从下落到再次上升到最大高度,全程用了0.7sB.在足球与脚接触的时间内,合外力对足球做的功为1.4JC.足球与脚部作用过程中动量的变化量大小为2.8kgm/sD.足球从下落到再次上升到最大高度的过程中重力的冲量大小为3.2NsCD学以致用随堂检测全达标12341.物体在恒定的合外力F作用下做直线运动,在时间t1内速度由0增大到v,在时间t2内速度由v增大到2v。设F在t1内做的功是W1,冲量是I1;在t2内做的功是W2,冲量是I2。那么()A.I1I2,W1=W2B.I1I2,W1W2C.I1=I2,W1
12、=W2D.I1=I2,W1W2D解析物体在t1时间内,I1=Ft1=mv=p1,在t2时间内I2=Ft2=2mv-mv=mv=p1,所以I1=I2;因为,所以W1W2,故D项正确。12342.(2023江苏南通模拟)一同学在立定跳远时,从起跳至着地的整个过程如图所示。保持起跳速度不变,则()A.起跳过程屈腿姿态不同,地面对人做的功总为零B.起跳过程屈腿姿态不同,地面对人的平均作用力大小相同C.着地过程屈腿姿态不同,地面对人的冲量相同D.着地过程屈腿姿态不同,人的动量变化率相同A解析根据题意,由做功公式W=Fx可知,由于无论起跳过程屈腿姿态什么样,地面对人的作用力的位移为0,则地面对人做的功总为
13、零,故A正确;起跳过程屈腿姿态不同,则起跳时间不同,由于起跳速度不变,由动量定理可知,地面对人的平均作用力大小不同,故B错误;由于起跳速度不变,则落地速度也不变,即落地过程中动量的变化量不变,但着地过程屈腿姿态不同,落地时间不同,则人的动量变化率不同,设地面对人的冲量为I,由动量定理有mgt-I=p,可知由于t不同,则I不同,故C、D错误。123412343.使用高压水枪作为切割机床的切刀具有独特优势,得到广泛应用。如图所示,若水柱截面为S,水流以速度v垂直射到被切割的钢板上之后水速减为零,已知水的密度为,则水对钢板的作用力大小为。1234解析设t时间内有V体积的水打在钢板上,则这些水的质量为m=V=Svt,以这部分水为研究对象,它受到钢板的作用力为F,以水运动的方向为正方向,由动量定理有Ft=0-mv,即F=-Sv2,负号表示水受到的作用力的方向与水运动的方向相反;由牛顿第三定律可以知道,水对钢板的作用力大小为Sv2。答案Sv212344.如图所示,质量为m的小球与轻弹簧上端的距离为h,小球自由下落一段时间后与弹簧接触,接触之后经时间t弹簧被压缩到最短,求小球接触弹簧到弹簧被压缩到最短的过程中弹簧的弹力对小球的冲量大小。1234
