2019-2020年高三物理第一輪復(fù)習(xí)07——?jiǎng)恿繉W(xué)案 新人教版.doc
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2019-2020年高三物理第一輪復(fù)習(xí)07——?jiǎng)恿繉W(xué)案 新人教版 知識(shí)網(wǎng)絡(luò): 單元切塊: 按照考綱的要求,本章內(nèi)容可以分成兩部分,即:動(dòng)量、沖量、動(dòng)量定理;動(dòng)量守恒定律。其中重點(diǎn)是動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用。難點(diǎn)是對(duì)基本概念的理解和對(duì)動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用。 動(dòng)量 沖量 動(dòng)量定理 教學(xué)目標(biāo): 1.理解和掌握動(dòng)量及沖量概念; 2.理解和掌握動(dòng)量定理的內(nèi)容以及動(dòng)量定理的實(shí)際應(yīng)用; 3.掌握矢量方向的表示方法,會(huì)用代數(shù)方法研究一維的矢量問題。 教學(xué)重點(diǎn):動(dòng)量、沖量的概念,動(dòng)量定理的應(yīng)用 教學(xué)難點(diǎn):動(dòng)量、沖量的矢量性 教學(xué)方法:講練結(jié)合,計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) 教學(xué)過程: 一、動(dòng)量和沖量 1.動(dòng)量 按定義,物體的質(zhì)量和速度的乘積叫做動(dòng)量:p=mv (1)動(dòng)量是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)狀態(tài)量,它與時(shí)刻相對(duì)應(yīng)。 (2)動(dòng)量是矢量,它的方向和速度的方向相同。 (3)動(dòng)量的相對(duì)性:由于物體的速度與參考系的選取有關(guān),所以物體的動(dòng)量也與參考系選取有關(guān),因而動(dòng)量具有相對(duì)性。題中沒有特別說明的,一般取地面或相對(duì)地面靜止的物體為參考系。 2.動(dòng)量的變化: 由于動(dòng)量為矢量,則求解動(dòng)量的變化時(shí),其運(yùn)算遵循平行四邊形定則。 (1)若初末動(dòng)量在同一直線上,則在選定正方向的前提下,可化矢量運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算。 (2)若初末動(dòng)量不在同一直線上,則運(yùn)算遵循平行四邊形定則。 【例1】一個(gè)質(zhì)量為m=40g的乒乓球自高處落下,以速度=1m/s碰地,豎直向上彈回,碰撞時(shí)間極短,離地的速率為=0.5m/s。求在碰撞過程中,乒乓球動(dòng)量變化為多少? 正方向 解析:取豎直向下為正方向,乒乓球的初動(dòng)量為: 乒乓球的末動(dòng)量為: 乒乓球動(dòng)量的變化為: = 負(fù)號(hào)表示的方向與所取的正方向相反,即豎直向上。 2.沖量 按定義,力和力的作用時(shí)間的乘積叫做沖量:I=Ft (1)沖量是描述力的時(shí)間積累效應(yīng)的物理量,是過程量,它與時(shí)間相對(duì)應(yīng)。 (2)沖量是矢量,它的方向由力的方向決定(不能說和力的方向相同)。如果力的方向在作用時(shí)間內(nèi)保持不變,那么沖量的方向就和力的方向相同。如果力的方向在不斷變化,如繩子拉物體做圓周運(yùn)動(dòng),則繩的拉力在時(shí)間t內(nèi)的沖量,就不能說是力的方向就是沖量的方向。對(duì)于方向不斷變化的力的沖量,其方向可以通過動(dòng)量變化的方向間接得出。 (3)高中階段只要求會(huì)用I=Ft計(jì)算恒力的沖量。對(duì)于變力的沖量,高中階段只能利用動(dòng)量定理通過物體的動(dòng)量變化來求。 (4)要注意的是:沖量和功不同。恒力在一段時(shí)間內(nèi)可能不作功,但一定有沖量。 m H 【例2】 質(zhì)量為m的小球由高為H的光滑固定斜面頂端無初速滑到底端過程中,重力、彈力、合力的沖量各是多大? 解析:力的作用時(shí)間都是,力的大小依次是mg、mgcosα和mgsinα,所以它們的沖量依次是: 點(diǎn)評(píng):特別要注意,該過程中彈力雖然不做功,但對(duì)物體有沖量。 二、動(dòng)量定理 1.動(dòng)量定理 物體所受合外力的沖量等于物體的動(dòng)量變化。既I=Δp (1)動(dòng)量定理表明沖量是使物體動(dòng)量發(fā)生變化的原因,沖量是物體動(dòng)量變化的量度。這里所說的沖量必須是物體所受的合外力的沖量(或者說是物體所受各外力沖量的矢量和)。 (2)動(dòng)量定理給出了沖量(過程量)和動(dòng)量變化(狀態(tài)量)間的互求關(guān)系。 (3)現(xiàn)代物理學(xué)把力定義為物體動(dòng)量的變化率:(牛頓第二定律的動(dòng)量形式)。 (4)動(dòng)量定理的表達(dá)式是矢量式。在一維的情況下,各個(gè)矢量必須以同一個(gè)規(guī)定的方向?yàn)檎? 點(diǎn)評(píng):要注意區(qū)分“合外力的沖量”和“某個(gè)力的沖量”,根據(jù)動(dòng)量定理,是“合外力的沖量”等于動(dòng)量的變化量,而不是“某個(gè)力的沖量” 等于動(dòng)量的變化量。這是在應(yīng)用動(dòng)量定理解題時(shí)經(jīng)常出錯(cuò)的地方,要引起注意。 【例3】以初速度v0平拋出一個(gè)質(zhì)量為m的物體,拋出后t秒內(nèi)物體的動(dòng)量變化是多少? 解析:因?yàn)楹贤饬褪侵亓?,所以Δp=Ft=mgt 點(diǎn)評(píng):有了動(dòng)量定理,不論是求合力的沖量還是求物體動(dòng)量的變化,都有了兩種可供選擇的等價(jià)的方法。本題用沖量求解,比先求末動(dòng)量,再求初、末動(dòng)量的矢量差要方便得多。當(dāng)合外力為恒力時(shí)往往用Ft來求較為簡(jiǎn)單;當(dāng)合外力為變力時(shí),在高中階段只能用Δp來求。 2.動(dòng)量定理的定性應(yīng)用 【例4】 雞蛋從同一高度自由下落,第一次落在地板上,雞蛋被打破;第二次落在泡沫塑料墊上,沒有被打破。這是為什么? 解析:兩次碰地(或碰塑料墊)瞬間雞蛋的初速度相同,而末速度都是零也相同,所以兩次碰撞過程雞蛋的動(dòng)量變化相同。根據(jù)Ft=Δp,第一次與地板作用時(shí)的接觸時(shí)間短,作用力大,所以雞蛋被打破;第二次與泡沫塑料墊作用的接觸時(shí)間長(zhǎng),作用力小,所以雞蛋沒有被打破。(再說得準(zhǔn)確一點(diǎn)應(yīng)該指出:雞蛋被打破是因?yàn)槭艿降膲簭?qiáng)大。雞蛋和地板相互作用時(shí)的接觸面積小而作用力大,所以壓強(qiáng)大,雞蛋被打破;雞蛋和泡沫塑料墊相互作用時(shí)的接觸面積大而作用力小,所以壓強(qiáng)小,雞蛋未被打破。) F 【例5】某同學(xué)要把壓在木塊下的紙抽出來。第一次他將紙迅速抽出,木塊幾乎不動(dòng);第二次他將紙較慢地抽出,木塊反而被拉動(dòng)了。這是為什么? 解析:物體動(dòng)量的改變不是取決于合力的大小,而是取決于合力沖量的大小。在水平方向上,第一次木塊受到的是滑動(dòng)摩擦力,一般來說大于第二次受到的靜摩擦力;但第一次力的作用時(shí)間極短,摩擦力的沖量小,因此木塊沒有明顯的動(dòng)量變化,幾乎不動(dòng)。第二次摩擦力雖然較小,但它的作用時(shí)間長(zhǎng),摩擦力的沖量反而大,因此木塊會(huì)有明顯的動(dòng)量變化。 【例6】 一粒鋼珠從靜止?fàn)顟B(tài)開始自由下落,然后陷人泥潭中。若把在空中下落的過程稱為過程Ⅰ,進(jìn)人泥潭直到停止的過程稱為過程Ⅱ, 則( ) A、過程I中鋼珠的動(dòng)量的改變量等于重力的沖量 B、過程Ⅱ中阻力的沖量的大小等于過程I中重力的沖量的大小 C、I、Ⅱ兩個(gè)過程中合外力的總沖量等于零 D、過程Ⅱ中鋼珠的動(dòng)量的改變量等于零 解析:根據(jù)動(dòng)量定理可知,在過程I中,鋼珠從靜止?fàn)顟B(tài)自由下落.不計(jì)空氣阻力,小球所受的合外力即為重力,因此鋼珠的動(dòng)量的改變量等于重力的 沖量,選項(xiàng)A正確;過程I中阻力的沖量的大小等于過程I中重力的沖量的大小與過程Ⅱ中重力的沖量的大小之和,顯然B選項(xiàng)不對(duì);在I、Ⅱ兩個(gè)過程中,鋼珠動(dòng)量的改變量各不為零.且它們大小相等、方向相反,但從整體看,鋼珠動(dòng)量的改變量為零,故合外力的總沖量等于零,故C選項(xiàng)正確,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。因此,本題的正確選項(xiàng)為A、C。 3.動(dòng)量定理的定量計(jì)算 利用動(dòng)量定理解題,必須按照以下幾個(gè)步驟進(jìn)行: (1)明確研究對(duì)象和研究過程。研究對(duì)象可以是一個(gè)物體,也可以是幾個(gè)物體組成的質(zhì)點(diǎn)組。質(zhì)點(diǎn)組內(nèi)各物體可以是保持相對(duì)靜止的,也可以是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的。研究過程既可以是全過程,也可以是全過程中的某一階段。 (2)進(jìn)行受力分析。只分析研究對(duì)象以外的物體施給研究對(duì)象的力。所有外力之和為合外力。研究對(duì)象內(nèi)部的相互作用力(內(nèi)力)會(huì)改變系統(tǒng)內(nèi)某一物體的動(dòng)量,但不影響系統(tǒng)的總動(dòng)量,因此不必分析內(nèi)力。如果在所選定的研究過程中的不同階段中物體的受力情況不同,就要分別計(jì)算它們的沖量,然后求它們的矢量和。 (3)規(guī)定正方向。由于力、沖量、速度、動(dòng)量都是矢量,在一維的情況下,列式前要先規(guī)定一個(gè)正方向,和這個(gè)方向一致的矢量為正,反之為負(fù)。 (4)寫出研究對(duì)象的初、末動(dòng)量和合外力的沖量(或各外力在各個(gè)階段的沖量的矢量和)。 (5)根據(jù)動(dòng)量定理列式求解。 【例7】質(zhì)量為m的小球,從沙坑上方自由下落,經(jīng)過時(shí)間t1到達(dá)沙坑表面,又經(jīng)過時(shí)間t2停在沙坑里。求: (1)沙對(duì)小球的平均阻力F; (2)小球在沙坑里下落過程所受的總沖量I。 A B C 解析:設(shè)剛開始下落的位置為A,剛好接觸沙的位置為B,在沙中到達(dá)的最低點(diǎn)為C。 (1)在下落的全過程對(duì)小球用動(dòng)量定理:重力作用時(shí)間為t1+t2,而阻力作用時(shí)間僅為t2,以豎直向下為正方向,有: mg(t1+t2)-Ft2=0, 解得: (2)仍然在下落的全過程對(duì)小球用動(dòng)量定理:在t1時(shí)間內(nèi)只有重力的沖量,在t2時(shí)間內(nèi)只有總沖量(已包括重力沖量在內(nèi)),以豎直向下為正方向,有: mgt1-I=0,∴I=mgt1 點(diǎn)評(píng):這種題本身并不難,也不復(fù)雜,但一定要認(rèn)真審題。要根據(jù)題意所要求的沖量將各個(gè)外力靈活組合。若本題目給出小球自由下落的高度,可先把高度轉(zhuǎn)換成時(shí)間后再用動(dòng)量定理。當(dāng)t1>> t2時(shí),F(xiàn)>>mg。 m M v0 v/ 【例8】 質(zhì)量為M的汽車帶著質(zhì)量為m的拖車在平直公路上以加速度a勻加速前進(jìn),當(dāng)速度為v0時(shí)拖車突然與汽車脫鉤,到拖車停下瞬間司機(jī)才發(fā)現(xiàn)。若汽車的牽引力一直未變,車與路面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,那么拖車剛停下時(shí),汽車的瞬時(shí)速度是多大? 解析:以汽車和拖車系統(tǒng)為研究對(duì)象,全過程系統(tǒng)受的合外力始終為,該過程經(jīng)歷時(shí)間為v0/μg,末狀態(tài)拖車的動(dòng)量為零。全過程對(duì)系統(tǒng)用動(dòng)量定理可得: 點(diǎn)評(píng):這種方法只能用在拖車停下之前。因?yàn)橥宪囃O潞?,系統(tǒng)受的合外力中少了拖車受到的摩擦力,因此合外力大小不再是。 【例9】 質(zhì)量為m=1kg的小球由高h(yuǎn)1=0.45m處自由下落,落到水平地面后,反跳的最大高度為h2=0.2m,從小球下落到反跳到最高點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間為Δt=0.6s,取g=10m/s2。求:小球撞擊地面過程中,球?qū)Φ孛娴钠骄鶋毫Φ拇笮。 解析:以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,從開始下落到反跳到最高點(diǎn)的全過程動(dòng)量變化為零,根據(jù)下降、上升高度可知其中下落、上升分別用時(shí)t1=0.3s和t2=0.2s,因此與地面作用的時(shí)間必為t3=0.1s。由動(dòng)量定理得:mgΔt-Ft3=0 ,F(xiàn)=60N 【例10】 一個(gè)質(zhì)量為m=2kg的物體,在F1=8N的水平推力作用下,從靜止開始沿水平面運(yùn)動(dòng)了t1=5s,然后推力減小為F2=5N,方向不變,物體又運(yùn)動(dòng)了t2=4s后撤去外力,物體再經(jīng) 過t3=6s停下來。試求物體在水平面上所受的摩擦力。 解析: 解法l 取物體為研究對(duì)象,它的運(yùn)動(dòng)可明顯分為三個(gè)過程。設(shè)第一、二兩過程末的速度分別為v1和v2。,物體所受摩擦力為f,規(guī)定推力的方向?yàn)檎较?。根?jù)動(dòng)量定理對(duì)三個(gè)過程分別有: 聯(lián)立上述三式得 解法2 規(guī)定推力的方向?yàn)檎较?,在物體運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中,物體的初動(dòng)量p1=0,末動(dòng)量p2=0。據(jù)動(dòng)量定理有 即: 解得 點(diǎn)評(píng):遇到涉及力、時(shí)間和速度變化的問題時(shí),運(yùn)用動(dòng)量定理解答往往比運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解簡(jiǎn)便。由解法2可知,合理選取研究過程,能簡(jiǎn)化解題步驟,提高解題速度。本題也可以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解。 4.在F-t圖中的沖量: F-t圖上的“面積”表示沖量的大小。 t F O F t 【例11】如果物體所受空氣阻力與速度成正比,當(dāng)以速度v1豎直上拋后,又以速度v2返回出發(fā)點(diǎn)。這個(gè)過程共用了多少時(shí)間? 解析:如圖所示,作出上升階段和下降階段的v-t圖線(圖中藍(lán)色線所示),則圖線下方的“面積”表示位移大小,即s1=s2=h,由于阻力與速度大小成正比,在圖中作出f-t圖線(圖中紅色線所示),則圖線下方的面積一定相等,而此“面積”表示上升階段和下降階段阻力的沖量,即有If 1=If 2,對(duì)全過程由動(dòng)量定理可得mgt=m(v1+v2),解得t=(v1+v2)/g 點(diǎn)評(píng):該題是利用物理圖象解題的范例,運(yùn)用物理圖象解題形象直觀,可以使解題過程大大簡(jiǎn)化。 【例12】跳傘運(yùn)動(dòng)員從2000m高處跳下,開始下落過程未打開降落傘,假設(shè)初速度為零,所受空氣阻力與下落速度大小成正比,最大降落速度為vm=50m/s。運(yùn)動(dòng)員降落到離地面s=200m高處才打開降落傘,在1s內(nèi)速度均勻減小到v1=5.0m/s,然后勻速下落到地面,試求運(yùn)動(dòng)員在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。 解析:整個(gè)過程中,先是變加速運(yùn)動(dòng),接著勻減速,最后勻速運(yùn)動(dòng),作出v—t圖線如圖(1)所示。由于第一段內(nèi)作非勻變速直線運(yùn)動(dòng),用常規(guī)方法很難求得這1800m位移內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。考慮動(dòng)量定理,將第一段的v—t圖按比例轉(zhuǎn)化成f—t圖,如圖(2)所示,則可以巧妙地求得這段時(shí)間。 設(shè)變加速下落時(shí)間為t1, 又:mg=kvm,得 所以: 第二段1s內(nèi): 所以第三段時(shí)間 空中的總時(shí)間: 三、針對(duì)訓(xùn)練 1.對(duì)于力的沖量的說法,正確的是 ( ) A.力越大,力的沖量就越大 B.作用在物體上的力大,力的沖量也不一定大 C.F1與其作用時(shí)間t1的乘積F1t1等于F2與其作用時(shí)間t2的乘積F2t2,則這兩個(gè)沖量相同 D.靜置于地面的物體受到水平推力F的作用,經(jīng)時(shí)間t物體仍靜止,則此推力的沖量為零 2.下列關(guān)于動(dòng)量的說法中,正確的是 ( ) A.物體的動(dòng)量改變,其速度大小一定改變 B.物體的動(dòng)量改變,其速度方向一定改變 C.物體運(yùn)動(dòng)速度的大小不變,其動(dòng)量一定不變 D.物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變,其動(dòng)量一定改變 3.如圖所示為馬車模型,馬車質(zhì)量為m ,馬的拉力F與水平方向成θ角,在拉力F的拉力作用下勻速前進(jìn)了時(shí)間t,則在時(shí)間t內(nèi)拉力、重力、阻力對(duì)物體的沖量大小分別為 ( ) A.Ft,0,F(xiàn)tsinθ B.Ftcosθ,0,F(xiàn)tsinθ C.Ft,mgt,F(xiàn)tcosθ D.Ftcosθ,mgt ,F(xiàn)tcosθ 4.一個(gè)質(zhì)量為m的小鋼球,以速度v1豎直向下射到質(zhì)量較大的水平鋼板上,碰撞后被豎直向上彈出,速度大小為v2,若v1 = v2 = v,那么下列說法中正確的是 ( ) A.因?yàn)関1 = v2,小鋼球的動(dòng)量沒有變化 B.小鋼球的動(dòng)量變化了,大小是2mv,方向豎直向上 C.小鋼球的動(dòng)量變化了,大小是2mv,方向豎直向下 D.小鋼球的動(dòng)量變化了,大小是mv,方向豎直向上 5.物體動(dòng)量變化量的大小為5kgm/s,這說明 ( ) A.物體的動(dòng)量在減小 B.物體的動(dòng)量在增大 C.物體的動(dòng)量大小也可能不變 D.物體的動(dòng)量大小一定變化 6.初動(dòng)量相同的A、B兩個(gè)滑冰者,在同樣的冰面上滑行,已知A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量, 并且它們與冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,則它們從開始到停止的滑行時(shí)間相比,應(yīng)是( ) A.tA>tB B.tA=tB C.tA- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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