2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題十一 動量、波泣二象性和近代物理初步 第1講 動量定理 動量守恒定律及其應(yīng)用課件.ppt

專題十一 動量 波泣二象性和近代物理初步 續(xù)表 第1講動量定理 動量守恒定律及其應(yīng)用 一 動量1 定義 運(yùn)動物體的質(zhì)量和 的乘積叫做物體的動 量 用p表示 速度 mv kg m s 速度 2 表達(dá)式 p 3 單位 由速度單位和質(zhì)量單位共同確定 即 4 動量是矢量 其方向和 方向相同 基礎(chǔ)檢測 1 多選 2017年廣東廣州調(diào)研 兩個質(zhì)量不同的物體 如 果它們的 A 動能相等 則質(zhì)量大的動量大B 動能相等 則動量大小也相等C 動量大小相等 則質(zhì)量大的動能小D 動量大小相等 則動能也相等 二 沖量1 定義 力和 的乘積叫做力的沖量 2 表達(dá)式 I 單位 N s 3 標(biāo)矢性 沖量是矢量 它的方向由 的方向決定 力的作用時間 Ft 力 基礎(chǔ)檢測 2 放在水平桌面上的物體質(zhì)量為m 用一個水平推力F推它 作用時間為t 物體始終不動 那么在時間t內(nèi) 推力對物 體的沖量應(yīng)為 A 0C mg t B F tD 無法計(jì)算 解析 在t時間內(nèi) 推力對物體的沖量I Ft 因?yàn)槲矬w靜止不動 合力為零 合力的沖量為零 故B正確 A C D錯誤 答案 B 三 動量定理 1 內(nèi)容 物體在一個過程始末的個過程中所受力的沖量 2 表達(dá)式 p p 或 等于它在這 矢量式 注意 選取正方向 1 動量的變化量是矢量 只有當(dāng)初 末動量在一條直線上時 可以直接進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算 動量變化量 F合t mv mv 2 p計(jì)算方法 直線運(yùn)動 選擇一個正方向 與正方向相同的動量取正值 與正方向相反的動量取負(fù)值 可以表達(dá)為 p pt p0 p0 pt分別是初 末動量 曲線運(yùn)動 要用矢量運(yùn)算方法 利用平行四邊形定則 畫圖求解 3 意義 合外力的沖量是引起物體 的原因 注意 動量的變化量等于 合外力的沖量 而不是 某個力的沖量 這是在應(yīng)用動量定理解題時經(jīng)常出錯的地方 動量變化 基礎(chǔ)檢測 3 2017年山西運(yùn)城二模 下列對幾種現(xiàn)象的解釋中 正確 的是 A 擊釘時不用橡皮錘 是因?yàn)橄鹌ゅN太輕B 跳高時 在沙坑里填沙 是為了減小沖量C 在推車時推不動 是因?yàn)橥饬_量為零D 動量相同的兩個物體受相同的制動力的作用時 質(zhì)量小的先停下來答案 C 四 動量守恒定律 內(nèi)力 外力 1 系統(tǒng) 相互作用的幾個物體構(gòu)成系統(tǒng) 系統(tǒng)中各物體之間的相互作用力稱為 外部其他物體對系統(tǒng)的作用力叫 做 不受外力 零 m1v1 m2v2 2 內(nèi)容 相互作用的物體組成的系統(tǒng) 或所受合外力為 時 這個系統(tǒng)的總動量將保持不變 3 公式 m1v1 m2v2 4 動量守恒定律成立的條件 1 系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零 2 系統(tǒng)受外力 但外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力 可以忽略不計(jì) 3 系統(tǒng)在某一個方向上所受的合外力為零 則在該方向上 動量守恒 4 全過程的某一階段系統(tǒng)所受的合外力為零 則該階段系 統(tǒng)動量守恒四 動量守恒定律 基礎(chǔ)檢測 4 多選 2017年河南開封質(zhì)檢 如圖11 1 1所示 光滑水平面上兩小車中間夾一壓縮了的輕彈簧 兩手分別按住小車 使它們靜止 對兩車及彈簧組成的系統(tǒng) 下列說法中正確的是 圖11 1 1 A 兩手同時放開后 系統(tǒng)總動量始終為零B 先放開左手 后放開右手 動量不守恒C 先放開左手 后放開右手 總動量向左 D 無論何時放手 兩手放開后在彈簧恢復(fù)原長的過程中 系統(tǒng)總動量都保持不變 但系統(tǒng)的總動量不一定為零解析 當(dāng)兩手同時放開時 系統(tǒng)所受的合外力為零 所以系統(tǒng)的動量守恒 又因開始時總動量為零 故系統(tǒng)總動量始終為零 選項(xiàng)A正確 先放開左手 左邊的小車就向左運(yùn)動 當(dāng)再放開右手后 系統(tǒng)所受合外力為零 故系統(tǒng)的動量守恒 且開始時總動量方向向左 放開右手后總動量方向也向左 故選項(xiàng)B錯 而C D正確 答案 ACD 考點(diǎn)1對動量和動量定理的理解 重點(diǎn)歸納 1 動量 動能 動量的變化量的比較 2 動量定理的三個重要應(yīng)用 1 用動量定理解釋現(xiàn)象 物體的動量變化一定 此時力的作用時間越短 力就越 大 時間越長 力就越小 作用力一定 此時力的作用時間越長 動量變化越大 力的作用時間越短 動量變化越小 2 應(yīng)用I p求變力的沖量 如果物體受到大小或方向改變的力的作用 則不能直接用I Ft求變力的沖量 可以求出該力作用下物體動量的變化 p 等效代換變力的沖量I 3 應(yīng)用 p F t求動量的變化 例如 在曲線運(yùn)動中 速度方向時刻在變化 求動量變化 p p2 p1 需要應(yīng)用矢量運(yùn)算方法 計(jì)算比較復(fù)雜 如果作用力是恒力 可以求恒力的沖量 等效代換動量的變化 考題題組 1 高空作業(yè)須系安全帶 如果質(zhì)量為m的高空作業(yè)人員不慎跌落 從開始跌落到安全帶對人剛產(chǎn)生作用力前人下落的距離為h 可視為自由落體運(yùn)動 此后經(jīng)歷時間t安全帶達(dá)到最大伸長 若在此過程中該作用力始終豎直向上 則該段時間安全 帶對人的平均作用力大小為 答案 A 2 2017年甘肅蘭州一中模擬 如圖11 1 2所示 一質(zhì)量為M 2kg的鐵錘從距地面h 3 2m高處自由下落 恰好落在地面上的一個質(zhì)量為m 6kg的木樁上 隨即與木樁一起向下運(yùn)動 經(jīng)時間t 0 1s停止運(yùn)動 求木樁向下運(yùn)動時受到地面的平均阻力大小 鐵錘的橫截面小于木樁的橫截面 木樁露出地面部分的長度忽略不計(jì) 重力加速度g取10m s2 圖11 1 2 考點(diǎn)2對動量守恒定律的理解和應(yīng)用 重點(diǎn)歸納 1 動量守恒定律的不同表達(dá)形式 1 具體又有以下三種常見的形式 續(xù)表 2 應(yīng)用動量守恒定律的步驟 考題題組 3 多選 如圖11 1 3所示 A B兩物體的質(zhì)量mA mB 中間用一段細(xì)繩相連并有一被壓縮的彈簧 放在平板小車C上后 A B C均處于靜止?fàn)顟B(tài) 若地面光滑 則在細(xì)繩被剪斷后 A B從C上滑離之前 A B在C上向相反方向滑動過程中 圖11 1 3 A 若A B與C之間的摩擦力大小相同 則A B組成的系 統(tǒng)動量守恒 A B C組成的系統(tǒng)動量也守恒 B 若A B與C之間的摩擦力大小不相同 則A B組成的 系統(tǒng)動量不守恒 A B C組成的系統(tǒng)動量也不守恒 C 若A B與C之間的摩擦力大小不相同 則A B組成的 系統(tǒng)動量不守恒 但A B C組成的系統(tǒng)動量守恒 D 以上說法均不正確 解析 當(dāng)A B兩物體組成一個系統(tǒng)時 彈簧的彈力為內(nèi)力 而A B與C之間的摩擦力為外力 當(dāng)A B與C之間的摩擦力等大 反向時 A B組成的系統(tǒng)所受外力之和為零 動量守恒 當(dāng)A B與C之間的摩擦力大小不相等時 A B組成的系統(tǒng)所受外力之和不為零 動量不守恒 而對于A B C組成的系統(tǒng) 由于彈簧的彈力及A B與C之間的摩擦力均為內(nèi)力 故不論A B與C之間的摩擦力的大小是否相等 A B C組成的系統(tǒng)所受外力之和均為零 故系統(tǒng)的動量守恒 答案 AC 4 2016年廣東湛江聯(lián)考 如圖11 1 4所示 質(zhì)量均為m的小車和木箱緊挨著靜止在光滑的水平冰面上 質(zhì)量為2m的小孩站在小車上用力向右迅速推出木箱 木箱相對于冰面運(yùn)動的 速度為v 木箱運(yùn)動到右側(cè)墻壁時與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞 反彈后能被小孩接住 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對于冰面的速度v將木箱向 右推出 木箱仍與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞 判斷小孩能否再次接住木箱 圖11 1 4 模型考向1 動量定理與微元法的綜合應(yīng)用流體類問題 例1 2016年新課標(biāo) 卷 某游樂園入口旁有一噴泉 噴出的水柱將一質(zhì)量為M的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中 為計(jì)算方便起見 假設(shè)水柱從橫截面積為S的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴出 玩具底部為平板 面積略大于S 水柱沖擊到玩具底板后 在豎直方向水的速度變?yōu)榱?在水平方向朝四周均勻散開 忽略空氣阻力 已知水的密度為 重力加速度大小為g 求 1 噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量 2 玩具在空中懸停時 其底面相對于噴口的高度 觸類旁通 1 如圖11 1 5所示 一個下面裝有輪子的貯氣瓶停放在光滑的水平地面上 底端與豎直墻壁接觸 現(xiàn)打開右端閥門 氣體向外噴出 設(shè)噴口的面積為S 氣體的密度為 氣體向外噴出的速度為v 則氣體剛噴出時鋼瓶底端對豎直墻面的作用力大 小是 圖11 1 5 考向2 微粒類問題 例2 自動稱米機(jī)已在糧食工廠中廣泛使用 有人認(rèn)為 米流落到容器中時有向下的沖量會增大分量而不劃算 也有人 認(rèn)為 自動裝置即刻切斷米流時 尚有一些米仍在空中 這些 米是多給買者的 因而雙方爭執(zhí)起來 究竟哪方說的對呢 請分 析說明 觸類旁通 2 根據(jù)量子理論 光子的能量E與動量p之間的關(guān)系式為E pc 其中c表示光速 由于光子有動量 照到物體表面的光子被物體吸收或反射時都會對物體產(chǎn)生壓強(qiáng) 這就是 光壓 用I表示 1 一臺二氧化碳?xì)怏w激光器發(fā)出的激光 功率為P0 射出的光束的橫截面積為S 當(dāng)它垂直照射到一物體表面并被物體全部反射時 激光對物體表面的壓力F 2pN 其中p表示光子的動量 N表示單位時間內(nèi)激光器射出的光子數(shù) 試用P0和S表示該束激光對物體產(chǎn)生的光壓 2 有人設(shè)想在宇宙探測中用光為動力推動探測器加速 探測器上安裝有面積極大 反射率極高的薄膜 并讓它正對太陽 已知太陽光照射薄膜時每平方米面積上的輻射功率為1350W 探測器和薄膜的總質(zhì)量為m 100kg 薄膜面積為4 104m2 求此時探測器的加速度大小