2022年动量全章同步导学案 .pdf
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1、学习必备欢迎下载8.1 动量和冲量【知能储备】一、冲量I 1定义:力F 和力的作用时间t 的乘积2表达式: IFt (适用于恒力的冲量,变力的冲量以后用动量定理I=p.来求)3矢量性:方向由力的方向决定4单位:牛秒符号: Ns 5冲量是过程量,它表示力在一段时间内的累积作用效果 . 二、动量 P 1定义:物体的质量m 和速度 v 的乘积2表达式: pmv 3单位:千克米秒符号: kg m s 4矢量性:方向与速度方向相同三、动量的变化1定义:末态动量与初态动量的矢量差2表达式ppp或pmV 3运算规则:平行四边形定则( 1)p与p共线,用代数式运算p=ptp0=mv2mv1; (先规定正方向,
2、与正方向相同的动量取正值,与规定的正方向相反的动量取负值,最后带值计算)(2)p与p不共线,用矢量式运算p=Ft. 【典型例题】例 1:一个质量是0.1kg 的钢球,以6m/s 的速度水平向右运动,碰到一个坚硬的障碍物后被弹回,沿着同一直线以6m/s 的速度水平向左运动,碰撞前后钢球的动量有没有变化?变化了多少?例 2.质量 m=2kg 的小球以一定的初速度水平抛出。求:小球运动t=2s 时间里重力产生的冲量是多少?小球的动量变化了多少?迁移 1.质量为 0.5kg 的物体以 4m/s 的速率做匀速圆周运动,则:物体的动量是否保持不变? 物体在半周期内的动量变化是多大?方向如何 ? 一个周期内
3、的动量变化是多大? 1/4 周期内的动量变化是多大? 例 3.静在水平桌面上的物体,受到一个推力 (以水平向右为正向 ),则 : 力在 6s 内的冲量是多少?方向如何 ? 这个冲量在数值上与F-t 图中阴影面积有何联系? 如果推力方向不变,在6s 内从零均匀增大到15N,你能计算出6s 内的冲量吗 ? 例 4 有一质量为m 的物体,沿一倾角为的光滑斜面由静止自由滑下,斜面长为L,则物体到达斜 面 底 端 的 过 程 中 , 重 力 的 冲 量 大 小 为 _ _ , 方 向 _ ; 弹 力 的 冲 量 大 小 为 _ _,方向_;合外力的冲量大小为_,方向 _迁移 2:物体在 F=10N 的水
4、平恒定拉力作用下前进, 2s 后撤去拉力 F。已知地面的动摩V6m/s 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 18 页学习必备欢迎下载擦因数为 u=0.5,物体的质量 m=5kg。求:(1)拉力 F 的冲量是多少?(2)前 2s的总冲量是多少?(3)全过程的总冲量是多少?迁移 3:如图5-1 所示,两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止自由滑下,到达斜面底端的过程中,两个物本具有相同的物理量是:()A重力的冲量;B弹力的冲量;C刚到达底端时的动量;D合力的冲量大小;E刚到达底端时动量的水平分量。总结:求合外
5、力的冲量的方法【练习题 】 :随堂练习1 关于冲量和动量, 下列说法正确的是()A冲量是反映力的作用时间累积效果的物理量B动量是描述物体运动状态的物理量C冲量是物理量变化的原因D冲量方向与动量方向一致2质量为m 的物体放在水平桌面上,用一个水平推力 F 推物体而物体始终不动,那么在时间t 内,力 F 推物体的冲量应是()A v BFt C mgt D无法判断3质量为1kg 的小球沿着光滑水平面以5ms 的速度冲向墙壁,又以4ms的速度反向弹回,则球在撞墙过程中动量变化的大小是_,动量变化的方向是 _4质量为 0.2kg 的垒球以30m/s 的速度飞向击球手经击球手奋力打击后,以50m/s 的速
6、度反弹。设打击前后,垒球沿同一直线运动,试分析:打击后,垒球的动量大小是变大了还是变小了,变大或变小了多少? 在打击过程中,垒球的动量变化是多大?方向如何? 5古有“守株待兔”寓言,设兔子头受到大小等于自身体重的打击力时即可致死,并设兔子与树桩作用时间为0.2s,则被撞死的兔子其奔跑的速度可能( g10m2s)()A1ms B1.5ms C2m s D2.5ms 6某物体受到 2Ns的冲量作用, 则()A物体原来动量方向一定与这个冲量的方向相反B物体的末动量一定是负值C物体的动量一定减少D物体的动量增量一定与规定的正方向相反7下列说法正确的是()A物体的动量方向与速度方向总是一致的B物体的动量
7、方向与受力方向总是一致的C物体的动量方向与受的冲量方向总是一致的8如图所示, 在与水平方向成的山坡上的A 点,以初速度V0水平抛出的一个物体最后落在山坡的B 点,物体的质量是m。那么小球受重力的冲量和动量的变化分别是多少?8.2 动量定理第 1 课时【教学目标】动量定理的推导、理解、用动量定理U0AB 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页学习必备欢迎下载解释相关现象、动量定理的应用计算【知识要点】一、动量定理( 1)内容:物体所受合外力的冲量,等于这个物体动量的变化。表达式为: Ftp或FtmV ( 2)动量定理的研
8、究对象是单个物体或可视为单个物体的系统. (3)动量定理公式中的F 是研究对象所受的包括重力在内的 所有外力的合力.它可以是恒力, 也可以是变力 .当合外力为变力时,F 应该是合外力对作用时间的平均值. 说明:在打击和碰撞问题中,物体之间的相互作用力的量值很大,变化很快,作用时间短,这种作用力通常叫冲力,冲力的本质是弹力. 当冲力比其他力大得多时,可以忽略其他力,把冲力作为公式中的F,但是我们必须清楚这只是一种近似的处理方法. 从物理意义上讲,公式中的F 应该是合力,而不是冲力 . ( 4)动量定理中的等号(=) ,表明合外力的冲量与研究对象的动量变化量的数值相等,方向一致。合外力的冲量是引起
9、研究对象的运动状态改变的外来因素, 而动量的变化量则是研究对象受外力冲量后所导致的必然结果. (5)根据 Fma 得Fmamtvv=tpp即 Ftp. 这是牛顿第二定律的另一种表达形式:合外力F 等于物体动量的变化率tp. (6)动量的变化率:tp(它表示动量变化的快慢)例如质量为m 的小球用长为r 的细绳的一端系住,在水平光滑的平面内绕细绳的另一端做匀速圆周运动,速率为v,周期为T,向心力FmRv2.在半个周期的冲量不等于mRv22T,因为向心力是个变力(方向时刻在变).因为半个周期的始、末线速度方向相反,动量的变化量是2mv,根据动量定理可知,向心力在半个周期的冲量大小也是2mv,方向与半
10、个周期的开始时刻线速度的方向相反. 一、动量定理巧用动量定理解释相关现象( 1)在“跳高”和“跳远”的比赛中,运动员为什么要落在沙坑中? (2) “跳伞”运动员着地时,为什么要有“团身”动作 ? ( 3)在球类项目的体育课上,传球和接球时为什么要有缓冲动作? 遇到涉及力、 时间和速度变化的问题时.运用动量定理解答往往比运用牛顿运动定律及运动学规律求解简便。应用动量定理解题的思路和一般步骤为:(l)明确研究对象和物理过程; (2)分析研究对象在运动过程中的受力情况; (3)选取正方向 ,确定物体在运动过程中始末两状态的动量 ; (4)依据动量定理列方程、求解。【经典例题】1、简解多过程问题。例
11、1、一个质量为m=2kg 的物体 ,在 F1=8N 的水平推力作用下,从静止开始沿水平面运动了t1=5s,然后推力减小为F2=5N, 方向不变,物体又运动了t2=4s 后撤去外力 ,物体再经过 t3=6s 停下来。试求物体在水平面上所受的摩擦力。2、求解平均力问题例 2、质量是60kg 的建筑工人,不慎从高空跌下,由于弹性安全带的保护作用,最后使人悬挂在空中 已知弹性安全带缓冲时间为1.2s ,安全带伸直后长5m ,求安全带所受的平均冲力( g= 10ms2)3、求解曲线运动问题例 3、质量 m=2kg 的小球以9m/s 的初速度水平抛出,落地速度和水平方向之间的夹角为53。精选学习资料 -
12、- - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页学习必备欢迎下载求:小球动量的变化是多少?重力的冲量为多少?抛出后 1s 内动量变化优势多少?4、求变力的冲量例 4、质量为 0.5kg 的物体以4m/s 的速率做匀速圆周运动,则:物体的动量是否保持不变? 物体在半周期内的合力的冲量多大?方向如何 ? 一个周期内的合力的冲量多大? 1/4 周期内的合力的冲量多大? 5、求解流体问题例 5 、某种气体分子束由质量m=5.4X10-26kg速度 V460m/s 的分子组成,各分子都向同一方向运动,垂直地打在某平面上后又以原速率反向弹回,如分子束中每立方
13、米的体积内有n0 1.5X1020个分子,求被分子束撞击的平面所受到的压强6、对系统应用动量定理。系统的动量定理就是系统所受合外力的冲量等于系统总动量的变化。例 6、如图所示,质量为 M 的汽车带着质量为 m 的拖车在平直公路上以加速度a 匀加速前进,当速度为V0时拖车突然与汽车脱钩,到拖车停下瞬间司机才发现。若汽车的牵引力一直未变,车与路面的动摩擦因数为,那么拖车刚停下时,汽车的瞬时速度是多大?7、动量定理、动能定理的比较例 7 如图所示,小滑块自倾角为37高为 1.2m 的斜面顶端由静止开始下滑,和斜面的动摩擦因数u=0.25 ,那么滑块在斜面底端的速度是多大?滑块在斜面上运动的时间是多少
14、?【课堂专项训练】1、高压水枪喷口半径为r ,射出的水流速度为V,水平地打在竖直煤壁上后速度变为零设水的密度为 ,求高速水流对煤壁的冲击力的大小2、质量为m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间 t1到达沙坑表面,又经过时间t2停在沙坑里。求:沙对小球的平均阻力F;小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I。3、如图所示,矩形盒B 的质量为M,放在水平面上,盒内有一质量为m 的物体 A,A 与 B、B 与地面间的动摩擦因数分别1、2,开始时二者均静止。现瞬间使物体A 获取一向右且与矩形盒B 左、右侧壁垂直的水平速度V0,以后物体A 在盒 B 的左右壁碰撞时, B 始终向右运动。 当 A 与 B 最后一
15、次碰撞后, B 停止运动, A 则继续向右滑行距离S后也停止运动,求盒B 运动的时间t。【能力提升】1、质量相等的小球A 和 B 从同一个高度由静止释放,A 球做自由落体运动,B 球沿着光滑斜面滚下。B A V0 A B C m V0 V/ M精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页学习必备欢迎下载则下列说法正确的是()A、 A 和 B 同时着地B、下落过程中它们受到重力的冲量相同C、二者着地的速度相同D、二者在底端的动量相同2、质量为m 的物体放在水平面上,在水平外力F的作用下由静止开始运动,经时间t 撤去该力,若物体
16、与水平面间的动摩擦因数为,则物体在水平面上一共运动的时间为_。3、 两物体质量之比为m1m2=41,它们以一定的初速度沿水平面在摩擦力作用下做减速滑行到停下来的过程中(1)若两物体的初动量相同,所受的摩擦力相同,则它们的滑行时间之比为_;( 2)若两物体的初动量相同,与水平面间的动摩擦因数相同,则它们的滑行时间之比为_;(3)若两物体的初速度相同,所受的摩擦力相同,则它们的滑行时间之比为_;( 4)若两物体的初速度相同,与水平面间的动摩擦因数相同,则它们的滑行时间之比为_. 4、质量m=2.5kg 的物体静止在粗糙水平面上,在如下所示的水平拉力F 作用下开始运动,地面动摩擦因数 u=0.2。那
17、么物体在6s 末的速度是多大?5、 质量为 m=1kg 的小球由高h1=0.45m 处自由下落,落到水平地面后,反跳的最大高度为h2=0.2m,从小球下落到反跳到最高点经历的时间为t=0.6s,取 g=10m/s2。求:小球撞击地面过程中,球对地面的平均压力的大小F。6. 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个质量为60kg的运动员,从离水平网面3.2m 高处自由落下,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面1.8m 高处。已知运动员与网接触的时间为1.4s 。 试求网对运动员的平均冲击力。 (取gms102/)7:某物体静止在光滑水平地面上,现给它施加一个水平向右
18、的拉力1F,过一段时间后撤去1F,同时施加另一个水平向左的拉力2F, 经过相同的时间物体刚好回到原来的位置。试求:拉力1F和2F的关系。15 F/N 10 4 0 2 4 6 t/s A B 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 18 页学习必备欢迎下载8. 质量为M的金属块和质量为m的木块用细绳连在一起,放在水中,如图所示。从静止开始以加速度 a 在水中匀加速下沉。经时间t1, 细线突然断裂,金属块和木块分离,再经时间t2,木块停止下沉,试求此时金属块的速度。B 组9、物块 A 和 B 用轻绳相连悬挂在轻弹簧下端静止不动,如
19、下图所示剪断连线后,A 上升到某个位置时的速度是v,这时 B 下落的速度为1v,已知 A 和B 的质量分别为m 和 M, 则这段时间里弹簧的弹力对物块 A 的冲量为()A、 mv B、mvM1vC、mv+ M1vD、mv+m1v10如图所示,由轻杆AB 和 BC 做成的三角形支架, A、C 端分别用铰链固定于墙上,其中AB 水平, BC 与竖直墙成60角,一个质量为1kg 的钢球从离 B点 0.8m 高处自由下落, 碰在支架的端点B上,反弹的高度为0.2m,已知碰撞时间为0.2s ,求撞击使AB和 BC两杆受到的冲击力有多大?11、如图5-4 所示, 长为2 米的不可伸长的轻绳一端系于固定点O
20、,另一端系一质量m100 克的小球,将小球从O 点正下方h0.4 米处水平向右抛出,经一段时间绳被拉直,拉直绳时绳与竖直方向的夹角 53,以后, 小球以 O 为悬点在竖直平面内摆动,试求在绳被拉直的过程中,沿绳方向的合力给小球的冲量。(cos53 0.6,sin53 0.8) 12、如图所示,以Vo 10m s2的初速度、与水平方向成 300角抛出一个质量m 2kg 的小球 忽略空气阻力的作用,g 取 10m s2求抛出后第2s 末小球速度的大小V0 300 B A C A A B B 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 1
21、8 页学习必备欢迎下载第 2 课时 动量定理习题课教学目标:进一步明确动量定理的物理意义,学会用动量定理解决实际问题的方法教学重点:动量定理的应用步骤、方法教学难点:动量定理的矢量表达、受力分析以及物理量与过程的统一教学方法:讲练结合教学过程:【复习引入】:动理定理的内容表达式:Ft=mv -mv 各物理量的含义说明:矢量性、因果性(合外力的冲量是动量变化的原因)、广泛性(变力和恒力匀适用)。体现一种直接和间接计算冲量和动量的方法。【讲授新课】一、动量定理巧用遇到涉及力、 时间和速度变化的问题时.运用动量定理解答往往比运用牛顿运动定律及运动学规律求解简便。应用动量定理解题的思路和一般步骤为:(
22、l)明确研究对象和物理过程; (2)分析研究对象在运动过程中的受力情况; (3)选取正方向,确定物体在运动过程中始末两状态的动量 ; (4)依据动量定理列方程、求解。1、简解多过程问题。例 1、一个质量为m=2kg 的物体 ,在 F1=8N 的水平推力作用下,从静止开始沿水平面运动了t1=5s,然后推力减小为F2=5N,方向不变,物体又运动了t2=4s 后撤去外力 ,物体再经过 t3=6s 停下来。试求物体在水平面上所受的摩擦力。2、求解平均力问题例 2、质量是 60kg 的建筑工人,不慎从高空跌下,由于弹性安全带的保护作用,最后使人悬挂在空中 已知弹性安全带缓冲时间为1.2s ,安全带伸直后
23、长5m , 求安全带所受的平均冲量 ( g= 10ms2)3、求解曲线运动问题例 3、如图所示, 以 Vo 10m s2的初速度、与水平方向成300角抛出一个质量m 2kg 的小球忽略空气阻力的作用,g取 10m s2求抛出后第 2s 末小球速度的大小4、求解流体问题例 4 、某种气体分子束由质量m=5.4X10-26kg速度 V 460m/s 的分子组成,各分子都向同一方向运动,垂直地打在某平面上后又以原速率反向弹回,如分子束中每立方米的体积内有n01.5X1020个分子,求被分子束撞击的平面所受到的压强5、对系统应用动量定理。系统的动量定理就是系统所受合外力的冲量等于系统总动量的变化。例
24、5、如图所示,质量为 M 的汽车带着质量为 m 的拖车在平直公路上以加速度a 匀加速前进,当速度为V0时拖车突然与汽车脱钩,到拖车停下瞬间司机才发现。若汽车的牵引力一直未变,车与路面的动摩擦因数为 ,那么拖车刚停下时,汽车的瞬时速度是多大?m V0 V/ MV0 300 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 18 页学习必备欢迎下载二、课堂同步检测1、高压水枪喷口半径为r ,射出的水流速度为V,水平地打在竖直煤壁上后速度变为零设水的密度为 ,求高速水流对煤壁的冲击力的大小2、质量为m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间 t1
25、到达沙坑表面, 又经过时间t2停在沙坑里。求:沙对小球的平均阻力F;小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I。3、如图所示,矩形盒B 的质量为M,放在水平面上,盒内有一质量为m 的物体 A,A 与 B、B与地面间的动摩擦因数分别1、 2,开始时二者均静止。 现瞬间使物体A 获取一向右且与矩形盒B 左、右侧壁垂直的水平速度V0,以后物体 A 在盒 B 的左右壁碰撞时, B 始终向右运动。当 A 与 B 最后一次碰撞后, B 停止运动,A 则继续向右滑行距离S后也停止运动,求盒B 运动的时间t。三、课后检测1、质量为m 的物体放在水平面上,在水平外力F的作用下由静止开始运动,经时间t 撤去该力,若物体与
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