2020-2021年高考物理重點(diǎn)專(zhuān)題講解及突破07:碰撞與動(dòng)量守恒
一、動(dòng)量
1.定義:運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和速度的乘積叫作物體的動(dòng)量,通常用p來(lái)表示.
2.表達(dá)式:p=mv.
3.單位:kg·m/s.
4.標(biāo)矢性:動(dòng)量是矢量,其方向和速度方向相同.
5.動(dòng)量、動(dòng)能、動(dòng)量變化量的比較
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項(xiàng)目名稱(chēng)
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動(dòng)量
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動(dòng)能
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動(dòng)量變化量
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定義
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物體的質(zhì)量和速度的乘積
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物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量
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物體末動(dòng)量與初動(dòng)量的矢量差
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定義式
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p=mv
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Ek=mv2
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Δp=p′-p
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矢標(biāo)性
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矢量
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標(biāo)量
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矢量
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特點(diǎn)
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狀態(tài)量
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狀態(tài)量
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過(guò)程量
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關(guān)聯(lián)
方程
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Ek=,Ek=pv,p=,p=
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※考點(diǎn)一 對(duì)動(dòng)量、沖量的理解及計(jì)算
1.沖量和動(dòng)量的比較
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沖量I
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動(dòng)量p
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定義
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力與力的作用時(shí)間的乘積叫作力的沖量
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質(zhì)量和速度的乘積叫作動(dòng)量
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公式
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I=Ft
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p=mv
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單位
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N·s
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kg·m/s
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矢標(biāo)
性
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矢量,方向與恒力的方向相同
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矢量,方向與速度的方向相同
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特點(diǎn)
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過(guò)程量
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狀態(tài)量
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2.沖量和功的區(qū)別
(1)沖量和功都是過(guò)程量.沖量是表示力對(duì)時(shí)間的積累作用,功表示力對(duì)位移的積累作用.
(2)沖量是矢量,功是標(biāo)量.
(3)力作用的沖量不為零時(shí),力做的功可能為零;力做的功不為零時(shí),力作用的沖量一定不為零.
[題組突破訓(xùn)練]
1.(2020·福建漳州模擬)一個(gè)質(zhì)量是5 kg的小球以5 m/s的速度豎直落到地板上,隨后以3 m/s的速度反向彈回.若取豎直向下的方向?yàn)檎较,則小球動(dòng)量的變化量是( )
A.10 kg·m/s B.-10 kg·m/s
C.40 kg·m/s D.-40 kg·m/s
【解析】以向下為正方向,則初動(dòng)量p1=mv1=25 kg·m/s,末動(dòng)量p2=-mv2=-15 kg·m/s,則Δp=p2-p1=-40 kg·m/s,選項(xiàng)D正確.
【答案】D
2.
如圖所示,質(zhì)量為m的小滑塊沿傾角為θ的斜面向上滑動(dòng),經(jīng)過(guò)時(shí)間t1,速度為零并又開(kāi)始下滑,經(jīng)過(guò)時(shí)間t2回到斜面底端,滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的摩擦力大小始終為Ff.在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,重力對(duì)滑塊的總沖量為( )
A.mg(t1+t2)sin θ B.mg(t1-t2)sin θ
C.mg(t1+t2) D.0
【解析】物體整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的總時(shí)間t=t1+t2,故由沖量的定義可知重力的沖量I=mg(t1+t2),選項(xiàng)C正確.
【答案】C
※考點(diǎn)二 對(duì)動(dòng)量定理的理解及應(yīng)用
1.理解動(dòng)量定理的要點(diǎn)
(1)應(yīng)用動(dòng)量定理時(shí)研究對(duì)象既可以是單一物體,也可以是系統(tǒng),當(dāng)為系統(tǒng)時(shí)不考慮內(nèi)力的沖量.
(2)求合力的沖量的方法有兩種:第一先求合力再求合力沖量,第二求出每個(gè)力的沖量再對(duì)沖量求和.
(3)動(dòng)量定理是矢量式,列方程之前先規(guī)定正方向.
2.用動(dòng)量定理解釋現(xiàn)象
(1)Δp一定時(shí),F的作用時(shí)間越短,力就越大;時(shí)間越長(zhǎng),力就越小.
(2)F一定,此時(shí)力的作用時(shí)間越長(zhǎng),Δp就越大;力的作用時(shí)間越短,Δp就越。
分析問(wèn)題時(shí),要把哪個(gè)量一定,哪個(gè)量變化搞清楚.
3.動(dòng)量定理的兩個(gè)重要應(yīng)用
(1)應(yīng)用I=Δp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(dòng)量的變化量Δp,等效代換為力的沖量I.
(2)應(yīng)用Δp=FΔt求動(dòng)量的變化量.
例如,在曲線運(yùn)動(dòng)中,速度方向時(shí)刻在變化,求動(dòng)量變化(Δp=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(dòng)量的變化量.
【典例】 一高空作業(yè)的工人重為600 N,系一條長(zhǎng)為L=5 m的安全帶,若工人不慎跌落時(shí)安全帶的緩沖時(shí)間t=1 s,則安全帶受的沖力是多少?(g取10 m/s2)