2022年高中物理易错题分析动量动量守恒定律.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载高中物理易错题分析内容和方法 动量、动量守恒定律本单元内容包括动量、冲量、反冲等基本概念和动量定理、动量守恒定律等基本规律;冲量是物体间相互作用一段时间的结果,动量是描述物体做机械运动时某一时刻的状态量,物体受到冲量作用的结果,将导致物体动量的变化;冲量和动量都是矢量,它们的加、 减运算都遵守矢量的平行四边形法就;本单元中所涉及到的基本方法主要是一维的矢量运算方法,其中包括动量定理的应用和动量守定律的应用,由于力和动量均为矢量;因此, 在应用动理定理和动量守恒定律时要首先选取正方向, 与规定的正方向一样的力或动量取正值,反之取
2、负值而不能只关注力或动量数值的大小;另外,理论上讲, 只有在系统所受合外力为零的情形下系统的动量才守恒,但对于某些详细的动量守恒定律应用过程中,如系统所受的外力远小于系统内部相互作用的内力,就也可视为系统的动量守恒,这是一种近似处理问题的方法;例题分析 在本单元学问应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:只留意力或动量的数值大小,而忽视力和动量的方向性,造成应用动量定理和动量守恒定律一列方程就出错;对于动量守恒定律中各速度均为相对于地面的速度熟识不清;对题目中所给出的速度值不加分析,盲目地套入公式,这也是一些同学常犯的错误;例 1 、从同样高度落下的玻璃杯,掉在水泥地上简洁打碎,而掉在草地上
3、不简洁打碎,其缘由是: A掉在水泥地上的玻璃杯动量大,而掉在草地上的玻璃杯动量小B掉在水泥地上的玻璃杯动量转变大,掉在草地上的玻璃杯动量转变小C掉在水泥地上的玻璃杯动量转变快,掉在草地上的玻璃杯动量转变慢D掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时,相互作用时间短,而掉在草地上的玻璃杯与地面接触时间长;【错解分析】错解:选B;I= P,即 Ft = P,认为水泥地较草地坚硬,所以给杯子的作用力大,由动量定理认为 F 大即 P,大,所以水泥地对杯子的作用力大,因此掉在水泥地上的动量转变量大,所以,简洁破裂;【正确解答】设玻璃杯下落高度为h;它们从 h 高度落地瞬时的量 变 化 快 , 所 以 掉 在 水
4、泥 地 上 杯 子 受 到 的 合 力 大 , 冲 力 也 大 , 所 以 杯 子所 以掉在水泥地受到的合力大,地面赐予杯子的冲击力也大,所以杯子易碎;正确答案应选 C,D;名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载【 小 结 】判 断 这 一 类 问 题 , 应 从 作 用 力 大 小 判 断 入 手 , 再 由 动 量大,而不能一开头就认定水泥地作用力大,正是这一点需要自己去分析、判定;例 2 、把质量为10kg 的物体放在光滑的水平面上,如图51 所示,在与水平方向成53 的 N 的力 F 作用下从
5、静止开头运动,量是多少?在 2s内力 F 对物体的冲量为多少?物体获得的动【错解分析】错解一:2s 内力的冲量为设物体获得的动量为 P2,由动量定理对冲量的定义懂得不全面,对动量定理中的冲量懂得不够;错解一主要是对冲量的概念的懂得,冲最定义应为 “ 力与力作用时间的乘积”,只要题目中求力 F 的冲量,就不应再把此力分解;这类解法把冲量定义与功的运算公式W=Fcosa s混淆了;错解二 主要是对动量定理中的冲量没有懂得;实际上动量定理的表达应为“ 物体的动量转变与物体所受的合外力的冲量相等” 而不是“ 与某一个力的冲量相等”,此时物体除了受外力 F 的冲量,仍有重力及支持力的冲量;所以解错了;【
6、正确解答】第一对物体进行受力分析:与水平方向成 53 的拉力 F,竖直向下的重力 G、竖直向上的支持力 N;由冲量定义可知,力 F 的冲量为:I F = Ft = 10 2=10N s 由于在竖直方向上,力 F 的重量 Fsin53 ,重力 G,支持力 N 的合力为零,合力的冲量也为零;所以,物体所受的合外力的冲量就等干力 得:Fcos53 t = P2 0 F 在水平方向上的重量,由动量定理名师归纳总结 所以 P2= Fcos53 t =10 0.8 2kgm/s 第 2 页,共 18 页P2=16kg m/s - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习
7、必备 欢迎下载【小结】对于物理规律、公式的记忆 ,要在懂得的基础上记忆,要留意弄清公式中各物理量的含量及规律反映的物理本质,而不能机械地从形式上进行记忆;另外, 对于运算冲量和功的公式、 动能定理和动量定理的公式,由于它们从形式上很相像,因此要特殊留意弄清它们的区分;例 3、 在距地面高为 h,同时以相等初速 V 0分别平抛,竖直上抛,竖直下抛一质量相等的物体 m,当它们从抛出到落地时,比较它们的动量的增量P,有 A平抛过程较大 B竖直上抛过程较大C竖直下抛过程较大 D三者一样大【错解分析】错解一:依据机械能守恒定律,抛出时初速度大小相等,落地时末速度大小也相等,它们的初态动量 P1= mv
8、0;是相等的,它们的末态动量 P2= mv 也是相等的,所以 P = P2P1 就肯定相等;选 D;错解二:从同一高度以相等的初速度抛出后落地,不论是平抛、竖直上抛或竖直下抛,由于动量增量相等所用时间也相同,所以冲量也相同, 所以动量的转变量也相同,所以选 D;错解一主要是由于没有真正懂得动量是矢量,动量的增量P=P2=P1 也是矢量的差值,矢量的加减法运算遵从矢量的平行四边形法就,而不能用求代数差代替;平抛运动的初动量沿水平方向,末动量沿斜向下方;竖直上抛的初动量为竖直向上,末动量为竖直向下,而竖直下抛的初末动量均为竖直向下;这样分析,动量的增量P 就不一样了;方向, 而动量是矢量,有方向;
9、从运动合成的角度可知,平抛运动可由一个水平匀速运动和一个竖直自由落体运动合成得来;它下落的时间由为初速不为零,加速度为g 的匀加速度直线运动;竖直下抛落地时间t3t 1,所以其次种解法是错误的;【正确解答】1由动量变化图 52 中可知,P2 最大,即竖直上抛过程动量增量最大,所以应选 B;【小结】对于动量变化问题,一般要留意两点:1动量是矢量,用初、末状态的动量之差求动量变化,肯定要留意用矢量的运算法就,即平行四边形法就;名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载2 由于矢量的减法较为复杂,如此题解答中的
10、第一种解法,因此对于初、末状态动量不在一条直线上的情形,通常采纳动量定理,利用合外力的冲量运算动量变化;如此题解答中的其次种解法,但要留意,利用动量定理求动量变化时,要求合外力肯定为恒力;例 4、 向空中发射一物体不计空气阻力,当物体的速度恰好沿水平方向时,物体炸裂为 a,b 两块如质量较大的a 块的速度方向仍沿原先的方向就 Ab 的速度方向肯定与原速度方向相反B从炸裂到落地这段时间里,a 飞行的水平距离肯定比b 的大Ca,b 肯定同时到达地面D炸裂的过程中,a、b 中受到的爆炸力的冲量大小肯定相等【错解分析】错解一:由于在炸裂中分成两块的物体一个向前,另一个必向后,所以选 A ;错解二: 由
11、于不知道 a 与 b 的速度谁大, 所以不能确定是否同时到达地面,也不能确定水平距离谁的大,所以不选 B,C;错解三:在炸裂过程中,由于 a 的质量较大,所以 a 受的冲量较大,所以 D 不对;错解一中的熟识是一种凭感觉判定,而不是建立在全面分析的基础上;事实是由于没有讲明 a 的速度大小; 所以,如要满意动量守恒,vA同向;m A+mBv=m AvAm Bv B,vB 的方向也可能与错解二是由于没有把握力的独立原理和运动独立性原理;把水平方向运动的快慢与竖直方向的运动混为一谈;错解三的主要错误在于对于冲量的概念没有很好懂得;【正确解答】物体炸裂过程发生在物体沿水平方向运动时,由于物体沿水平方
12、向不受外力,所以沿水平方向动量守恒,依据动量守恒定律有:m A+m Bv = m AvAmBv B当 vA 与原先速度 v 同向时 ,vB 可能与 v A 反向,也可能与 v A 同向 ,其次种情形是由于 vA的大小没有确定, 题目只讲的质量较大,但如 vA 很小,就 mAvA 仍可能小于原动量 m A+m Bv ;这时 ,vB 的方向会与 vA 方向一样,即与原先方向相同所以 A 不对;a , b 两 块 在 水 平 飞 行 的 同 时 , 竖 直 方 向 做 自 由 落 体 运 动 即 做 平 抛 运选项 C是正确的由于水平飞行距离 x = vt,a、b 两块炸裂后的速度 v A、v B
13、不肯定相等,而落地时间 t又相等,所以水平飞行距离无法比较大小,所以 B 不对;依据牛顿第三定律,a, b 所受爆炸力 FA=FB,力的作用时间相等,所以冲量 I=Ft的大小肯定相等;所以 D 是正确的;此题的正确答案是:C,D;【小结】对于物理问题的解答,第一要搞清问题的物理情形,抓住过程的特点 物体沿水平方向飞行时炸成两块,且 a 仍沿原先方向运动 ,进而结合过程特点 沿水平方向物体不受外力 ,运动相应的物理规律 沿水平方向动量守恒 进行分析、 判定; 解答物理问题应当有根有据,切忌“ 想当然” 地作出判定;例 5、一炮弹在水平飞行时,其动能为 一块的动能为 =625J,求另一块的动能=8
14、00J,某时它炸裂成质量相等的两块,其中名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 【错解分析】学习必备欢迎下载错解:设炮弹的总质量为m,爆炸前后动量守恒,由动量守恒定律:P=P1P2【小结】从上面答案的结果看,炮弹炸裂后的总动能为 625225J=850J 或625 4225J=4850J;比炸裂前的总动能大,这是由于在爆炸过程中,化学能转化为机械能的缘故;例 6、 如图 53 所示, 一个质量为 M 的小车置于光滑水平面;一端用轻杆 AB 固定在墙上,一个质量为 m 的木块 C 置于车上时的初速度为 v0;因摩擦经 t
15、秒木块停下, 设小车足够长 ,求木块 C 和小车各自受到的冲量;【错解分析】错解:以木块 C 为争论对象,水平方向受到向右的摩擦力 f,以 v 0;为正方向,由动量定理有:代入数据得: Ek=225J;主要是只考虑到爆炸后两块的速度同向,而没有考虑到方向相反的情形,因而漏掉一解;实际上,动能为 625J 的一块的速度与炸裂前炮弹运动速度也可能相反;【正确解答】以炮弹爆炸前的方向为正方向,并考虑到动能为 625J 的一块的速度可能为正可能为负,由动量守恒定律:PP1P2解得:=225J 或 4225J;正确答案是另一块的动能为 225J 或 4225J;-ft = 0 = mv 0所以 I 木=
16、 ft = mv 0所以,木块 C 受的冲量大小为 mv0,方向水平向右;又由于小车受到的摩擦力水平向左,大小也是 f牛顿第三定律 ;所以小车受到的冲量 I车= ft = mv 0,大小与木块受到的冲量相等方向相反,即水平向左;名师归纳总结 主要是由于对动量定理中的冲量懂得不深化,动量定理的内容是:物体所受合外力的冲第 5 页,共 18 页量等于它的动量的变化量;数学表达式为I合=P2P1,等式左侧的冲量应指合外力的冲量;在上述解答中, 求木块 C 受到的冲量为mv0 是正确的; 由于 C 受到的合外力就是f 重力 mg与支持力 N 相互平稳 ,但小车的冲量就错了;由于小车共受5 个力: 重力
17、 Mg ,压力 N=mg ,- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 支持力 NN 学习必备欢迎下载T,且拉力 T = f ,所以小车所=m Mg ,摩擦力 f和 AB 杆对小车的拉力受合力为零,合力的冲量也为零;【正确解答】以木块C 为争论对象,水平方向受到向右的摩擦力f,以 V 0 为正方向 ,由动量定理有:ft = 0 mv 0 I 木= ft = mv 0所以,木块 C 所受冲量为 mv0,方向向右; 对小车受力分析, 竖直方向 N=Mg N=Mmg,水平方向 T= f ,所以小车所受合力为零,由动量定理可知,小车的冲量为零;从动量变化的角度看,小车始
18、终静止没动,所以动量的变化量为零,所以小车的冲量为零;正确答案是木块 C 的冲量为 mv0,方向向右;小车的冲量为零;【小结】在学习动量定理时,除了要留意动量是矢量,求动量的变化P 要用矢量运算法就运算外,仍要留意 Ft 中 F 的含义, F 是合外力而不是某一个力;参考练习: 质量为 100g 的小球从 0.8m 高处自由落下到一厚软垫上,如从小球接触软垫到小球陷至最低点经受了 0.20s,就这段时间软垫对小球的冲量为 _g=10m/s 2,不计空气阻力 ;答案为 o.6N s 例 7、 总质量为 M 的装砂的小车,正以速度v0 在光滑水平面上前进、突然车底漏了,不断有砂子漏出来落到地面,问
19、在漏砂的过程中,小车的速度是否变化?【错解分析】错解:质量为m 的砂子从车上漏出来,漏砂后小车的速度为v 由动量守恒守律:Mv 0=M mv 上述解法错误的主要缘由在于争论对象的选取,小车中砂子的质量变了,即原先属于系统内的砂子漏出后就不争论了;这样, 所谓系统的初状态及末状态的含义就变了;实际情形是,漏掉的砂子在刚离开车的瞬时,其速度与小车的速度是相同的,然后做匀变速运动 即平抛 【正确解答】质量为 m 的砂子从车上漏出来,漏砂后小车的速度为V 由动量守恒定律:Mv 0= mv M mv 解得: v = v 0 即砂子漏出后小车的速度是不变的;【小结】 用动量守恒定律时, 第一个重要的问题就
20、是选取的系统;当你选定一个系统此题为小车及车上的全部砂子 统;时,系统的初末状态都应当对全系统而言,不能在中间变换系例 8 、一绳跨过定滑轮,两端分别栓有质量为 M 1,M 2的物块 M 2M 1 如图 54,M 2 开头是静止于地面上,当 M 1 自由下落 H 距离后,绳子才被拉紧,求绳子刚被拉紧时两物块 的速度;名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 【错解分析】错解:M 1自由下落学习必备欢迎下载v1=;在 M 1和 M2组成的系统H 距离时,速度中,它们相互作用前后的动量守恒;当绳子刚被拉紧时,设M 1,M 2的
21、共同速度为v,实际上,上述结果是正确的,但在解题过程中,显现了两个错误;其一,没有仔细分析绳子拉紧前后的动量守恒条件;实际上由M 1,M 2 组成的系统除了受重力外,仍要受到滑轮轴心竖直向上的支持力作用,而这个支持力不等于 M 1+M 2 的重力,所以系统所受合外力不为零; 不能对整个系统应用动量守恒定律;其二,即使能应用动量守恒定律,也应仔细考虑动量的方向性, M 1 的方向向下,而 M 2 的方向向上,不能认为 M 1 与 M 2 系统的动量为 M 1M 2v;【正确解答】M 1 自由下落 H 距离时的速度绳子拉紧后的一小段时间t 后, M 1 与 M 2 具有相同的速率 V,M 1 的速
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