2019版高考物理大一轮复习 专题十一 动量、波泣二象性和近代物理初步 第1讲 动量定理 动量守恒定律及其应用课件.ppt

专题十一 动量 波泣二象性和近代物理初步 续表 第1讲动量定理 动量守恒定律及其应用 一 动量1 定义 运动物体的质量和 的乘积叫做物体的动 量 用p表示 速度 mv kg m s 速度 2 表达式 p 3 单位 由速度单位和质量单位共同确定 即 4 动量是矢量 其方向和 方向相同 基础检测 1 多选 2017年广东广州调研 两个质量不同的物体 如 果它们的 A 动能相等 则质量大的动量大B 动能相等 则动量大小也相等C 动量大小相等 则质量大的动能小D 动量大小相等 则动能也相等 二 冲量1 定义 力和 的乘积叫做力的冲量 2 表达式 I 单位 N s 3 标矢性 冲量是矢量 它的方向由 的方向决定 力的作用时间 Ft 力 基础检测 2 放在水平桌面上的物体质量为m 用一个水平推力F推它 作用时间为t 物体始终不动 那么在时间t内 推力对物 体的冲量应为 A 0C mg t B F tD 无法计算 解析 在t时间内 推力对物体的冲量I Ft 因为物体静止不动 合力为零 合力的冲量为零 故B正确 A C D错误 答案 B 三 动量定理 1 内容 物体在一个过程始末的个过程中所受力的冲量 2 表达式 p p 或 等于它在这 矢量式 注意 选取正方向 1 动量的变化量是矢量 只有当初 末动量在一条直线上时 可以直接进行代数运算 动量变化量 F合t mv mv 2 p计算方法 直线运动 选择一个正方向 与正方向相同的动量取正值 与正方向相反的动量取负值 可以表达为 p pt p0 p0 pt分别是初 末动量 曲线运动 要用矢量运算方法 利用平行四边形定则 画图求解 3 意义 合外力的冲量是引起物体 的原因 注意 动量的变化量等于 合外力的冲量 而不是 某个力的冲量 这是在应用动量定理解题时经常出错的地方 动量变化 基础检测 3 2017年山西运城二模 下列对几种现象的解释中 正确 的是 A 击钉时不用橡皮锤 是因为橡皮锤太轻B 跳高时 在沙坑里填沙 是为了减小冲量C 在推车时推不动 是因为外力冲量为零D 动量相同的两个物体受相同的制动力的作用时 质量小的先停下来答案 C 四 动量守恒定律 内力 外力 1 系统 相互作用的几个物体构成系统 系统中各物体之间的相互作用力称为 外部其他物体对系统的作用力叫 做 不受外力 零 m1v1 m2v2 2 内容 相互作用的物体组成的系统 或所受合外力为 时 这个系统的总动量将保持不变 3 公式 m1v1 m2v2 4 动量守恒定律成立的条件 1 系统不受外力或者所受外力之和为零 2 系统受外力 但外力远小于内力 可以忽略不计 3 系统在某一个方向上所受的合外力为零 则在该方向上 动量守恒 4 全过程的某一阶段系统所受的合外力为零 则该阶段系 统动量守恒四 动量守恒定律 基础检测 4 多选 2017年河南开封质检 如图11 1 1所示 光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧 两手分别按住小车 使它们静止 对两车及弹簧组成的系统 下列说法中正确的是 图11 1 1 A 两手同时放开后 系统总动量始终为零B 先放开左手 后放开右手 动量不守恒C 先放开左手 后放开右手 总动量向左 D 无论何时放手 两手放开后在弹簧恢复原长的过程中 系统总动量都保持不变 但系统的总动量不一定为零解析 当两手同时放开时 系统所受的合外力为零 所以系统的动量守恒 又因开始时总动量为零 故系统总动量始终为零 选项A正确 先放开左手 左边的小车就向左运动 当再放开右手后 系统所受合外力为零 故系统的动量守恒 且开始时总动量方向向左 放开右手后总动量方向也向左 故选项B错 而C D正确 答案 ACD 考点1对动量和动量定理的理解 重点归纳 1 动量 动能 动量的变化量的比较 2 动量定理的三个重要应用 1 用动量定理解释现象 物体的动量变化一定 此时力的作用时间越短 力就越 大 时间越长 力就越小 作用力一定 此时力的作用时间越长 动量变化越大 力的作用时间越短 动量变化越小 2 应用I p求变力的冲量 如果物体受到大小或方向改变的力的作用 则不能直接用I Ft求变力的冲量 可以求出该力作用下物体动量的变化 p 等效代换变力的冲量I 3 应用 p F t求动量的变化 例如 在曲线运动中 速度方向时刻在变化 求动量变化 p p2 p1 需要应用矢量运算方法 计算比较复杂 如果作用力是恒力 可以求恒力的冲量 等效代换动量的变化 考题题组 1 高空作业须系安全带 如果质量为m的高空作业人员不慎跌落 从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h 可视为自由落体运动 此后经历时间t安全带达到最大伸长 若在此过程中该作用力始终竖直向上 则该段时间安全 带对人的平均作用力大小为 答案 A 2 2017年甘肃兰州一中模拟 如图11 1 2所示 一质量为M 2kg的铁锤从距地面h 3 2m高处自由下落 恰好落在地面上的一个质量为m 6kg的木桩上 随即与木桩一起向下运动 经时间t 0 1s停止运动 求木桩向下运动时受到地面的平均阻力大小 铁锤的横截面小于木桩的横截面 木桩露出地面部分的长度忽略不计 重力加速度g取10m s2 图11 1 2 考点2对动量守恒定律的理解和应用 重点归纳 1 动量守恒定律的不同表达形式 1 具体又有以下三种常见的形式 续表 2 应用动量守恒定律的步骤 考题题组 3 多选 如图11 1 3所示 A B两物体的质量mA mB 中间用一段细绳相连并有一被压缩的弹簧 放在平板小车C上后 A B C均处于静止状态 若地面光滑 则在细绳被剪断后 A B从C上滑离之前 A B在C上向相反方向滑动过程中 图11 1 3 A 若A B与C之间的摩擦力大小相同 则A B组成的系 统动量守恒 A B C组成的系统动量也守恒 B 若A B与C之间的摩擦力大小不相同 则A B组成的 系统动量不守恒 A B C组成的系统动量也不守恒 C 若A B与C之间的摩擦力大小不相同 则A B组成的 系统动量不守恒 但A B C组成的系统动量守恒 D 以上说法均不正确 解析 当A B两物体组成一个系统时 弹簧的弹力为内力 而A B与C之间的摩擦力为外力 当A B与C之间的摩擦力等大 反向时 A B组成的系统所受外力之和为零 动量守恒 当A B与C之间的摩擦力大小不相等时 A B组成的系统所受外力之和不为零 动量不守恒 而对于A B C组成的系统 由于弹簧的弹力及A B与C之间的摩擦力均为内力 故不论A B与C之间的摩擦力的大小是否相等 A B C组成的系统所受外力之和均为零 故系统的动量守恒 答案 AC 4 2016年广东湛江联考 如图11 1 4所示 质量均为m的小车和木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上 质量为2m的小孩站在小车上用力向右迅速推出木箱 木箱相对于冰面运动的 速度为v 木箱运动到右侧墙壁时与竖直墙壁发生弹性碰撞 反弹后能被小孩接住 求 1 小孩接住箱子后共同速度的大小 2 若小孩接住箱子后再次以相对于冰面的速度v将木箱向 右推出 木箱仍与竖直墙壁发生弹性碰撞 判断小孩能否再次接住木箱 图11 1 4 模型考向1 动量定理与微元法的综合应用流体类问题 例1 2016年新课标 卷 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的喷口持续以速度v0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 1 喷泉单位时间内喷出的水的质量 2 玩具在空中悬停时 其底面相对于喷口的高度 触类旁通 1 如图11 1 5所示 一个下面装有轮子的贮气瓶停放在光滑的水平地面上 底端与竖直墙壁接触 现打开右端阀门 气体向外喷出 设喷口的面积为S 气体的密度为 气体向外喷出的速度为v 则气体刚喷出时钢瓶底端对竖直墙面的作用力大 小是 图11 1 5 考向2 微粒类问题 例2 自动称米机已在粮食工厂中广泛使用 有人认为 米流落到容器中时有向下的冲量会增大分量而不划算 也有人 认为 自动装置即刻切断米流时 尚有一些米仍在空中 这些 米是多给买者的 因而双方争执起来 究竟哪方说的对呢 请分 析说明 触类旁通 2 根据量子理论 光子的能量E与动量p之间的关系式为E pc 其中c表示光速 由于光子有动量 照到物体表面的光子被物体吸收或反射时都会对物体产生压强 这就是 光压 用I表示 1 一台二氧化碳气体激光器发出的激光 功率为P0 射出的光束的横截面积为S 当它垂直照射到一物体表面并被物体全部反射时 激光对物体表面的压力F 2pN 其中p表示光子的动量 N表示单位时间内激光器射出的光子数 试用P0和S表示该束激光对物体产生的光压 2 有人设想在宇宙探测中用光为动力推动探测器加速 探测器上安装有面积极大 反射率极高的薄膜 并让它正对太阳 已知太阳光照射薄膜时每平方米面积上的辐射功率为1350W 探测器和薄膜的总质量为m 100kg 薄膜面积为4 104m2 求此时探测器的加速度大小