2020高考物理新课标专用版冲刺大二轮课件:专题二 能量与动量 第5课时 .pdf
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1、专题二 能量与动量 第5课时 动量与能量观点的综合应用 栏目 索引 考点1 动量定理与动量守恒定律的应用 考点2 碰撞类问题 考点3 动力学、动量和能量观点的综合应用 1.动量定理 (1)公式:Ftppp (2)理解: 等式左边是过程量Ft,右边是两个状态量之差,是 式.v1、v2是以同一惯性参 考系为参照的;p的方向可与mv1一致、相反或成某一角度,但是p的方向一定与 的方向一致. 考点1 动量定理与动量守恒定律的应用 矢量 F 2.动量守恒定律 (1)表达式:m1v1m2v2 或pp,或p0,或p1p2. (2)守恒条件 系统不受外力或系统虽受外力但所受外力的合力为零. 系统所受外力的合力
2、不为零,但在某一方向上系统受到的合力为 ,则系统在 该方向上动量守恒. 系统虽受外力,但外力远小于内力且作用时间极短,如 、爆炸过程. 3.应用技巧 (1)动量定理没有适用条件,在计算与时间有关的问题或求平均冲力时可以用. (2)动量定理的研究对象可以是单一物体,也可以是物体系统. (3)判断动量是否守恒时,要注意所选取的系统,区分内力和外力. (4)两规律都是矢量式,书写时要规定正方向. m1v1m2v2 零 碰撞 例1 (2019山东济南市上学期期末)某研究小组经查阅 资料了解到,在空气中低速下落的物体所受的空气阻 力可认为与物体速度大小成正比关系,因此下落的物 体最终会达到一个恒定的速度
3、,称之为收尾速度.如图1 所示为小球由静止开始,在低速下落过程中速度随时 间变化的一部分图象.图中作出了t0.5 s时刻的切线, 小球的质量为0.5 kg,重力加速度g取10 m/s2,求: (1)小球在t0.5 s时刻的加速度大小; 图图1 答案 4 m/s2 (2)小球最终的收尾速度的大小; 解析 设空气阻力与速度大小的正比系数为k, 当v4 m/s时,有:mgkvma 达到最大速度时,有mgkvm (3)小球从静止下落到t0.5 s时刻的位移大小. 解析 在0到t0.5 s内对小球由动量定理可得 mgtkvitmv0 即:mgtkxmv0 变式训练 1.(2019全国卷16)最近,我国为
4、“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试 成功,这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展.若某次实验中该发动机向 后喷射的气体速度约为3 km/s,产生的推力约为4.8106 N,则它在1 s时间内喷射的 气体质量约为 A.1.6102 kg B.1.6103 kg C.1.6105 kg D.1.6106 kg 2.(2019山西晋中市适应性调研)如图2所示,在光滑水平面上有一质量为m的物体, 它受到水平向右的力F的作用.力F分别按下图A、B、C、D所示的四种方式随时间t 变化(图中纵坐标是F与mg的比值,力沿水平向右为正方向).已知物体在t0时速度 为零,若用v1、v2、v3、v4分
5、别表示上述四种受力情况下物体在2 s末的速率,则这 四个速率中最大的是 图图2 解析 物体运动过程中,受重力、支持力、拉力作用, 合力等于拉力, 根据动量定理,有:Imv0, 故力F的冲量最大时,末速度最大; 上方冲量为正,下方冲量为负,由于A图中冲量的矢量和最大,故A图中物体的末 速度最大;故选A. 例2 (2019江苏南通市通州区、海门市、启东市联考)如图3甲所示的水平面上,B点 左侧光滑、右侧粗糙,静止放置甲、乙两个可视为质点的小球,已知m甲2 kg,m乙 4 kg.乙球与水平面间的动摩擦因数0.2.现给甲球一个水平向右的速度,大小为v1 5 m/s,与乙球发生碰撞后被弹回,弹回的速度大
6、小v11 m/s. (1)试求发生碰撞后,乙球获得的速度大小; 图图3 答案 3 m/s 解析 规定水平向右为正方向. 由动量守恒定律有:m甲v1m甲(v1)m乙v2 解得:v23 m/s; (2)碰撞后,立即有一水平向右的拉力F作用在乙球上,F随时间变化的规律如图乙所 示,试求3 s末乙球的速度大小. 答案 0.75 m/s 解析 由动量定理有:IFm乙gtm乙v2m乙v2 解得:v20.75 m/s. 变式训练 3.(2019宁夏银川市六盘山上学期期末)如图4所示,质量为M的木块位于光滑水平面 上,木块与墙用轻弹簧连接,开始时木块静止在A位置.现有一质量为m的子弹以水平 速度v0射向木块并
7、嵌入其中,则当木块回到A位置时的速度v以及此过程中墙对弹簧的 冲量I的大小分别为 图图4 解析 子弹射入木块过程,由于时间极短,子弹与木块间的内力远大于系统外力, 子弹和木块系统在弹簧弹力的作用下先做减速运动, 后做加速运动,回到A位置时速度大小不变, 子弹和木块弹簧组成的系统受到的合力即为墙对弹簧的作用力, 规定水平向右为正方向, 根据动量定理得:I(Mm)vmv02mv0, 所以墙对弹簧的冲量I的大小为2mv0,故选D. 1.三类碰撞的特点 考点2 碰撞类问题 动量机械能 机械能 2.熟记结论 “一动碰一静”:两物体(m1初速度为v0,m2静止)发生弹性正碰后的速度v1 ,v2 . 3.基
8、本思路 (1)弄清有几个物体参与运动,并划分清楚物体的运动过程. (2)进行正确的受力分析,明确各过程的运动特点. (3)光滑的平面或曲面(仅有重力做功),还有不计阻力的抛体运动,机械能一定守恒; 碰撞过程、子弹打木块、不受其他外力作用的两物体相互作用问题,一般考虑用 动量守恒定律分析. 例3 (2019山东日照市上学期期末)如图5所示,光滑的水平桌面上放置一质量M 4 kg、长L0.6 m的长木板B,质量m1 kg的小木块A(可看成质点)放在长木板 的左端,开始A、B均处于静止状态.现有一个与A完全相同的小木块C从长木板右侧 以v06 m/s的初速度冲向长木板,碰后以v12 m/s的速度被反
9、向弹回(碰撞时间极 短),最终小木块A恰好不从长木板上滑下.取重力加速度g10 m/s2.求: (1)碰后瞬间长木板B的速度; 图图5 答案 2 m/s,方向向左 解析 规定向左为正方向,对B、C系统,由动量守恒定律得:mv0Mvmv1 代入数据解得:v2 m/s,方向向左; (2)小木块A与长木板间的动摩擦因数. 答案 0.27 解析 A与B作用过程,对A、B系统,由动量守恒定律得:Mv(Mm)v共 代入数据解得:v共1.6 m/s 代入数据解得:0.27. 变式训练 4.(多选)(2019吉林“五地六校”合作体联考)如图6所示,在光滑水平地面上,A、B 两物体质量都为m,A以速度v向右运动
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