教科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第一章 本章整合.ppt

本章整合第一章内容索引知识网络系统构建重点题型归纳剖析知识网络系统构建mv速度vp-pm·ΔvΔvFt恒力F动量的改变量合外力的冲量等于物体动量的变化量Ft=mv-mv系统不受外力矢量和p总动量相同0总动量不变-Δp2相反外力矢量和为零外力守恒外力合力为零守恒减少(或有损失)增加重点题型归纳剖析一、动量定理解决流体类问题流体及其特点通常液体流、气体流等被广义地视为“流体”,质量具有连续性,通常已知密度ρ分析步骤1建立“柱状”模型,沿流速v的方向选取一段柱状流体,其横截面积为S2微元研究,作用时间Δt内的一段柱状流体的长度为Δl,对应的质量为Δm=ρSvΔt3建立方程,应用动量定理研究这段柱状流体【例题1】某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱使一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见,假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于S);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为ρ,重力加速度大小为g。(1)求喷泉单位时间内喷出的水的质量。(2)求玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度。答案:(1)ρv0S解析:(1)在刚喷出一段很短的时间Δt内,可认为喷出的水柱保持速度v0不变。该时间内,喷出水柱高度Δl=v0Δt①喷出水柱质量Δm=ρΔV②其中ΔV为水柱体积,满足ΔV=ΔlS③(2)设玩具底面相对于喷口的高度为h由玩具受力平衡得F冲=Mg④其中,F冲为水柱对玩具底部的作用力由牛顿第三定律知F压=F冲⑤其中,F压为玩具底部对水柱的作用力,v为水柱到达玩具底部时的速度在很短的时间Δt内,冲击玩具水柱的质量为ΔmΔm=ρv0SΔt⑦由题意可知,在竖直方向上,对该部分水柱应用动量定理得-(F压+Δmg)Δt=-Δmv⑧由于Δt很小,Δmg也很小,可以忽略,⑧式变为F压Δt=Δmv⑨将动量定理应用于流体时,应在任意时间Δt内从流管中取出一个在流动方向上的截面1和2围起来的柱体体积ΔV,在此柱体内截取一微小流束Δl,将“无形”流体变为“有形”实物,则在Δt时间内质量为Δm的柱状流体的动量变化为Δp,即F·Δt=Δmv2-Δmv1。【变式训练1】为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强,小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台,测得1小时内杯中水位上升了45mm。查询得知,当时雨滴竖直下落的速度约为12m/s。据此估算该压强约为(设雨滴撞击睡莲后无反弹,不计雨滴重力,雨水的密度为1×103kg·m-3)()A.0.15PaB.0.54PaC.1.5PaD.5.4Pa答案:A二、动量定理和动能定理的综合应用1.动量定理中物体所受合外力的冲量等于该过程中物体动量的变化量,它是一个矢量方程式。2.动能定理中物体所受合外力做的功等于该过程中物体动能的改变量,它是一个标量方程式。3.在研究力作用下物体的运动过程时,涉及的物理量有F、x、m、v、W、Ek等,一般考虑应用动能定理。若涉及的物理量有F、t、m、v、I、p等,一般考虑应用动量定理。【例题2】质量为mB=2kg的木板B静止于光滑水平面上,质量为mA=6kg的物块A停在B的左端,质量为mC=2kg的小球C用长为L=0.8m的轻绳悬挂在固定点O。现将小球C及轻绳拉直至水平位置后由静止释放,小球C在最低点与A发生正碰,碰撞作用时间很短,为Δt=1×10-2s,之后小球C反弹所能上升的最大高度h=0.2m。已知A、B间的动摩擦因数μ=0.1,物块与小球均可视为质点,不计空气阻力,g取10m/s2。(1)求小球C与物块A碰撞过程中所受的撞击力大小。(2)为使物块A不滑离木板B,木板B至少多长?答案:(1)1.2×103N(2)0.5m碰撞过程设向右为正方向,根据动量定理得FΔt=-mCvC-mCvC联立以上各式解得F=-1.2×103N,“-”表示F的方向与规定的正方向相反,即向左。(2)小球C与物块A碰撞过程,由动量守恒定律得mCvC=mC(-vC)+mAvA当物块A恰好滑至木板B右端并与其共速时,所求木板B的长度最小。在此过程中动量和能量都守恒,则mAvA=(mA+mB)v【变式训练2】如图所示,质量为m1=0.3kg的小车静止在光滑的水平面上,车长为L=1.5m,现有质量为m2=0.2kg且可视为质点的物块,以水平向右的速度v0=2m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止。物块与车面间的动摩擦因数μ=0.5,g取10