高中物理选修3-5全部学案Word文档下载推荐.docx
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例2.下列关于动量的说法中,正确的是:
()
A.物体做匀速圆周运动的动量总是在改变,而它的动能不变;
B.物体做匀速圆周运动半周时间的动量改变为零,其动能改变也为零;
C.物体做匀速圆周运动1/4周时间动量改变的大小为原来的2倍;
D.物体的运动状态改变,其动量一定改变
思考与讨论:
(1)如果一个物体处于静止状态,其动量为零.那么,我们怎样使它获得动量呢?
(2)使静止物体获得动量的方法:
施加作用力,并持续作用一段时间.
(3)使物体获得一定大小的动量,既可以用较大的力短时间作用,也可以用较小的力长时间作用。
(请学生思考:
跳高和跳远有何区别?
并举出短时间内使物体获得动量的若干实例)即不论力的大小和作用时间如何,只要两者的乘积相同,则产生的动力学效果就相同。
二、冲量
(1)物理意义
(3)定义公式及适用条件
(4)单位(两个相等的单位)
(5)性质
(6)理解:
冲量是过程量,要注意是哪个力在那个过程的冲量。
冲量的物理意义可以用图像法描述。
要注意意义的拓展。
例3.关于冲量的运算:
静止在水平桌面上的物体,受到一个推力(以水平向右为正向),则:
(1)力在6s内的冲量是多少?
(2)这个冲量在数值上与F---t图中阴影面积有何联系?
t/s
F/N
2
4
6
5
10
15
(3)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.在光滑水平桌面上静置一物体,现用方向不变的水平力作用在物体上,已知力的大小随时间变化如图所示,试求0~6s内作用力的总冲量。
例5.如图所示为马车模型,马车质量为m,马的拉力F与水平方向成θ角,在拉力F的
拉力作用下匀速前进了时间t,则在时间t内拉力、重力、阻力对物体的冲量大小分
别为:
()
A.Ft,0,Ftsinθ
B.Ftcosθ,0,Ftsinθ
C.Ft,mgt,Ftcosθ
D.Ftcosθ,mgt,Ftcosθ
例6.质量相等的A、B两个物体,沿着倾角分别为α和β的两个光滑斜面,由静止从同一高度h2开始下滑到同样的另一高度h1的过程中(如图所示),A、B两个物体相同的物理量是()
A.所受重力的冲量;
B.所受支持力的冲量;
C.所受合力的冲量;
D.动量改变量的大小
同步训练:
1.对于力的冲量的说法,正确的是:
()
A.力越大,力的冲量就越大;
B.作用在物体上的力大,力的冲量也不一定大
C.F1与其作用时间t1的乘积F1t1等于F2与其作用时间t2的乘积F2t2,则这两个冲量相
同;
D.静置于地面的物体受到水平推力F的作用,经时间t物体仍静止,则此推力的冲量为零
2.一个质量为m的小钢球,以速度v1竖直向下射到质量较大的水平钢板上,碰撞后被竖直向上弹出,速度大小为v2,若v1=v2=v,那么下列说法中正确的是:
()
A.因为v1=v2,小钢球的动量没有变化B.小钢球的动量变化了,大小是2mv,方向竖直向上;
C.小钢球的动量变化了,大小是2mv,方向竖直向下;
D.小钢球的动量变化了,大小是mv,方向竖直向上。
3.物体动量变化量的大小为5kg·
m/s,这说明:
A.物体的动量在减小B.物体的动量在增大
C.物体的动量大小也可能不变D.物体的动量大小一定变化
4.以初速度20m/s竖直向上抛出一个质量为0.5kg的物体,不计空气阻力,g取10m/s2.则抛出后第1s末物体的动量为______kg·
m/s,抛出后第3s末物体的动量为____kg·
m/s,抛出3s内该物体的动量变化量是_____kg·
m/s.(设向上为正方向)
5.如图所示,用一个与水平面成θ角的恒力F,推着质量为m的木箱沿光滑水平面运动,则在作用时间t内,下列说法中正确的是:
()
A.推力的冲量Ftcosθ B.重力的冲量为0
C.推力F的冲量是Ft;
D.木箱的合外力冲量是Ft
6.在离地面同一高度有质量相同的三个小球、、,球以速率竖直上抛,球以相同速率竖直下抛,球做自由落体运动,不计空气阻力,下列说法正确的是()
A.球与球落地时动量相同;
B.球与球落地时动量的改变量相同;
C.三球中动量改变量最大的是球,最小的是球;
D.只有、两球的动量改变量方向是向下的。
7.对于力的冲量的说法,正确的是:
A.力越大,力的冲量就越大B.作用在物体上的力越大,力的冲量也不一定大
C.F1与其作用时间t1的乘积F1t1的大小等于F2与其作用时间t2的乘积F2t2的大小,则这两个冲量相同
D.静置于地面的物体受到水平推力F的作用,经时间t物体仍静止,则此推力的冲量
为零
8.下列说法正确的是:
()
A.动量为零时,物体一定处于平衡状态B.动能不变,物体的动量一定不变
C.物体所受合外力大小不变时,其动量大小一定要发生改变
D.物体受到恒力的冲量也可能做曲线运动
9.一个质量为0.3kg的弹性小球,在光滑水平面上以6m/s的速度垂直撞到墙上,碰撞后小球沿相反方向运动,反弹后的速度大小与碰撞前相同。
则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv和碰撞过程中墙对小球做功的大小W为:
A.Δv=0 B.Δv=12m/s C.W=0 D.W=10.8J
10.一个质量2kg的物体,以初速度10m/s水平抛出,则抛出时动量的大小为_____kg·
m/s;
1s末物体的动量大小为_______kg·
m/s,这1s内动量的变化大小为_______kg·
m/s,方向为____________。
这1s内重力的冲量大小为_______N·
s,方向为_______________(g=10m/s2)
11.关于物体的动量,下列说法中正确的是( )
A.物体的动量越大,其惯性也越大;
B.同一物体的动量越大,其速度不一定越大
C.物体的加速度不变,其动量一定不变
D.运动物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的速度方向
12.下列说法中正确的是( )
A.合外力的冲量是物体动量变化的原因
B.若合外力对物体不做功,则物体的动量一定不变
C.作用在物体上的合外力越小,物体的动量变化越小
D.物体如果不受外力作用,则物体的动量保持不变
13.若物体在运动过程中受到的合力不为零,则( )
A.物体的动能不可能总是不变的;
B.物体的动量不可能总是不变的
C.物体的加速度一定变化;
D.物体的速度方向一定变化
14.物体在恒定的合力F作用下做直线运动,在时间t1内速度由0增大到v,在时间t2内速度由v增大到2v。
设F在t1内做的功是W1,冲量是I1;
在t2内做的功是W2,冲量是I2,那么( )
A.I1<
I2,W1=W2;
B.I1<
I2,W1<
W2;
C.I1=I2,W1=W2 D.I1=I2,W1<
W2
15.(多选)静止在光滑水平面上的物体,受到水平拉力F的作用,拉力F随时间t变化的图象如图所示,则下列说法中正确的是:
( )
A.0~4s内物体的位移为零 B.0~4s内拉力对物体做功为零
C.4s末物体的动量为零 D.0~4s内拉力对物体的冲量为零
2动量定理
(一)教学目标:
1.理解和掌握动量及冲量概念;
2.理解和掌握动量定理的内容以及动量定理的实际应用;
3.掌握矢量方向的表示方法,会用代数方法研究一维的矢量问题。
动量、冲量的概念,动量定理的应用
(三)教学难点:
动量、冲量的矢量性
演示实验1:
鸡蛋落地
【演示】事先在一个白铁桶的底部垫上一层海绵(不让学生知道),让一个鸡蛋从一米多高的地方下落到白铁桶里,事先让学生推测一下鸡蛋的“命运”,然后做这个实验。
结果发现并没有象学生想象的那样严重:
发现鸡蛋不会被打破!
演示实验2:
缓冲装置的模拟
【演示】用细线悬挂一个重物,把重物拿到一定高度,释放后重物下落可以把细线拉断,如果在细线上端拴一段皮筋,再从同样的高度释放,就不会断了。
在日常生活中,有不少这样的事例:
跳远时要跳在沙坑里;
跳高时在下落处要放海绵垫子;
从高处往下跳,落地后双腿往往要弯曲;
轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡皮轮胎等,这样做的目的是为了什么呢?
而在某些情况下,我们又不希望这样,比如用铁锤钉钉子。
这些现象中的原因是什么呢?
通过我们今天的学习来探究其中的奥秘。
1.用动量概念表示牛顿第二定律动量定理的推导
2.内容:
3.公式:
4.意义:
动量定理不但适用于恒力,也适用于随时间变化的变力。
对于变力情况,动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。
在实际中我们常遇到变力作用的情况,比如用铁锤钉钉子,球拍击乒乓球等,F
F
t0
t
钉子和乒乓球所受的作用力都不是恒力,这时变力的作用效果可以等效为某一个恒力的作用,则该恒力就叫变力的平均值,如图所示,是变力与平均力的F-t图象,其图线与横轴所围的面积即为冲量的大小,当两图线面积相等时,即变力与平均力在t0时间内等效。
利用动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的问题,还可以解决曲线运动中的有关问题,将较难计算的问题转化为较易计算的问题。
5.适用条件:
6.理解:
(1)矢量性
(2)因果性(3)对动量变化率的认识。
牛顿第二定律的另一种表述及表达式
(4)对单位的认识
7.应用:
(1)解释常见现象。
(2)解题思路:
研究对象,选过程确定初末态,受力分析,选择正方向,列方程。
(动量定理的研究对象一般只能是单个物体,要区分外力和内力)。
例1.鸡蛋从同一高度自由下落,第一次落在地板上,鸡蛋被打破;
第二次落在泡沫塑料垫上,没有被打破。
这是为什么?
例2.某同学要把压在木块下的纸抽出来。
第一次他将纸迅速抽出,木块几乎不动;
第二次他将纸较慢地抽出,木块反而被拉动了。
例3.一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷人泥潭中。
若把在空中下落的过程称为过程Ⅰ,进人泥潭直到停止的过程称为过程Ⅱ,则()
A.过程I中钢珠的动量的改变量等于重力的冲量
B.过程Ⅱ中阻力的冲量的大小等于过程I中重力的冲量的大小
C.I、Ⅱ两个过程中合外力的总冲量等于零
D.过程Ⅱ中钢珠的动量的改变量等于零
例4.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:
⑴沙对小球的平均阻力F;
⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I。
A
B
C
例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Δt=0.6s,取g=10m/s2。
小球撞击地面过程中,球对地面的平均压力的大小F?
例6.一个质量为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?
例7.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μ,那么拖车刚停下时,汽车的瞬时速度是多大?
mM
v0
v/
O
例8.如果物体所受空气阻力与速度成正比,当以速度v1竖直上抛后,又以速度v2返回出发点。
这个过程共用了多少时间?
(答案:
t=(v1+v2)/g)
例9.跳伞运动员从2000m高处跳下,开始下落过程未打开降落伞,假设初速度为零,所受空气阻力与下落速度大小成正比,最大降落速度为vm=50m/s。
运动员降落到离地面s=200m高处才打开降落伞,在1s内速度均匀减小到v1=5.0m/s,然后匀速下落到地面,试求运动员在空中运动的时间?
76.5s)
1.初动量相同的A、B两个滑冰者,在同样的冰面上滑行,已知A的质量大于B的质量,
并且它们与冰面的动摩擦因数相同,则它们从开始到停止的滑行时间相比,应是()
A.tA>
tBB.tA=tBC.tA<
tBD.不能确定
2.质量为m的钢球自高处落下,以速率v1碰地,竖直向上弹回,碰撞时间极短,离地的速率为v2。
在碰撞过程中,地面对钢球的冲量方向和大小为 ()
A.向下,m(v1-v2);
B.向下,m(v1+v2);
C.向上,m(v1-v2);
D.向上,m(v1+v2)
3.如图所示,用弹簧片将在小球下的垫片打飞出去时,可以看到小球正好落在下面的凹槽中,这是因为在垫片飞出的过程中()
A.垫片受到的打击力很大;
B.小球受到的摩擦力很小
C.小球受到的摩擦力的冲量很小;
D.小球的动量变化几乎为零
4.某物体以-定初速度沿粗糙斜面向上滑,如果物体在上滑过程中受到的合冲量大小为I上,下滑过程中受到的合冲量大小为I下,它们的大小相比较为()
A.I上>
I下 B.I上<
I下 C.I上=I下D.条件不足,无法判定
5.对下列几个物理现象的解释,正确的有()
A.击钉时,不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻;
B.跳高时,在沙坑里填沙,是为了减小人落地时地面对人的冲量;
C.在车内推车推不动,是因为外力冲量为零;
D.初动量相同的两个物体受相同制动力作用,质量小的先停下来
6.三颗水平飞行的质量相同的子弹A、B、C以相同速度分别射向甲、乙、丙三块竖直固定的木板。
A能穿过甲木板,B嵌入乙木板,C被丙木板反向弹回。
上述情况木板受到的冲量最大的是()
A.甲木板 B.乙木板 C.丙木板 D.三块一样大
7.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,若物体与水平面间的动摩擦因数为μ,则物体在水平面上一共运动的时间为_______________。
8.据报道,1994年7月中旬,苏梅克——列韦9号彗星(已分裂成若干块)与木星相撞,碰撞后彗星发生巨大爆炸,并与木星融为一体。
假设其中的一块质量为1.0×
1012kg,它相对于木星的速度为6.0×
104m/s。
在这块彗星与木星碰撞的过程中,它对木星的冲量是多少?
9.质量为1kg的物体沿直线运动,其v-t图象如图所示,则此物体前4s和后4s内受到的合外力冲量分别为__________和_____________。
10.一个质量为60kg的杂技演员练习走钢丝时使用安全带,当此人走到安全带上端的固定点的正下方时不慎落下,下落5m时安全带被拉直,此后又经过0.5s的缓冲,人的速度变为零,求这0.5s内安全带对人的平均拉力多大?
(g取10m/s2)
11.下面关于物体动量和冲量的说法,正确的是( )
A.物体所受合外力冲量越大,它的动量也越大B.物体所受合外力冲量不为零,它的动量一定要改变C.物体动量增量的方向,就是它所受合外力的冲量方向D.物体所受合外力冲量越大,它的动量变化就越大
12.篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球。
接球时,两手随球迅速收缩至胸前。
这样做可以:
A.减小球对手的冲量;
B.减小球对手的冲击力
C.减小球的动量变化量;
D.减小球的动能变化量
13.下列说法中正确的是( )
14.从同样高度落下的玻璃杯,掉在水泥地上容易打碎,而掉在草地上不容易打碎,其原因是:
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改变大,掉在草地上的玻璃杯动量改变小
C.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快,掉在草地上的玻璃杯动量改变慢
D.掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时,相互作用力大,而掉在草地上的玻璃杯受地面的冲击力小
15.关于物体所受冲量跟其受力情况和运动情况的关系,下列说法正确的是( )
A.物体受到的冲量越大,它的动量变化一定越快
B.物体受到的冲量越大,它的动量变化一定越大
C.物体受到的冲量越大,它受到的合外力一定越大
D.物体受到的冲量越大,它的速度变化一定越快
16.在任何相等的时间内,物体动量的变化不相等的运动是( )
A.匀变速直线运动;
B.匀速圆周运动;
C.自由落体运动;
D.平抛运动
17.跳远或跳高运动员在跳远或跳高时,总是跳到沙坑里或跳到海绵垫上,这样做是为了( )
①减小运动员的动量变化 ②减小运动员所受的冲量 ③延长着地过程的作用时间 ④减小着地时运动员所受的平均作用力
A.①②;
B.②③;
C.③④;
D.①④
18.质量为m的物体以初速度v0做平抛运动,经时间t,下落高度为h,速度大小为v,在此过程中,该物体重力冲量的大小表达不正确的是( )
A.mv-mv0;
B.mgt;
C.mD.m
19.甲、乙两质量相等的小球自同一高度以相同的速率抛出,甲做平抛运动,乙做竖直上抛运动,则从抛出到落地的过程中( )
A.乙球动量的增量小于甲球动量的增量
B.乙球所受重力的冲量大于甲球所受重力的冲量
C.两球所受重力的冲量相等;
D.两球落地时动量相同
20.质量为m的物体在外力F的作用下(F的方向与运动方向一致),经过Δt后,物体动量由mv1增加到mv2,如果力、作用时间不同,下列哪一个结论是正确的是( )
A.在2F作用下经2Δt,物体的动量为4mv2
B.在2F作用下经2Δt,物体的动量为4mv1
C.在2F作用下经Δt,物体的动量为m(2v2-v1)
D.在F作用下经2Δt,物体的动量增加2m(v2-v1)
21.一物体从某高处由静止释放,设所受空气阻力恒定,当它下落h时的动量大小为p1,当它下落2h时动量大小为p2,那么p1:
p2等于( )
A.1:
1;
B.1:
;
C.1:
2;
D.1:
22.关于冲量,下列说法正确的是( )
A.物体所受合力的冲量是物体动量变化的原因
B.作用在静止物体上的力的冲量一定为零
C.动量越大的物体受到的冲量越大
D.物体所受合力的冲量的方向就是物体受力的方向
23.蹦床运动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高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。
已知运动员与网接触的时间为1.2s,若把这段时间内网对运动员的作用力当成恒力处理,求此力的大小。
(g取10m/s2)
24.在水平力F=30N的作用下,质量m=5kg的物体由静止开始沿水平面运动。
已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,若F作用6s后撤去,撤去F后物体还能向前运动多长时间才停止?
25.一辆轿车强行超车时,与另一辆迎面驶来的轿车相撞,两车车身因相互挤压,皆缩短了0.5m,据测算两车相撞前速度约为30m/s,则:
(1)假设两车相撞时人与车一起做匀减速运动,试求车祸中车内质量约60kg的人受到的平均冲力是多大;
(2)由于人系有的安全带在车祸过程中与人体的作用时间是1s,求这时人体受到的平均冲力为多大。
26.一个质量是60kg的人从墙上跳下,以7m/s的速度着地,与地面接触0.1s停下来,地面对他的作用力多大?
如果他着地时弯曲双腿,用了0.3s钟停下来,地面对他的作用力又是多大?
取g=10m/s2。
27.一个质量为m=0.4kg的足球以10m/s的速度水平飞向球门。
守门员跃起用双拳将足球以12m/s的速度反方向击出,守门员触球时间约为0.1s,问足球受到的平均作用力为多大?
方向如何?
28.在光滑的水平面上,并排放着质量相等的物体A和B,并静止于水平面上,现用水平恒力F推A,此时沿F方向给B一个瞬时冲量I,当A追上B时,它们运动的时间是()
A. B. C. D.
29.汽车拉着拖车在平直公路上匀速行驶,突然拖车与汽车脱钩,而汽车的牵引力不变,各自受的阻力不