人教版高中物理选择性必修第一册精品课件 第1章 动量守恒定律 专题提升1 动量定理的应用.ppt

角度2应用动量定理处理微粒类问题【例题3】(2024湖北武汉高二期末)宇宙飞船在飞行过程中有很多技术问题需要解决,其中之一就是当飞船进入宇宙微粒尘区时,如何保持速度不变的问题。假设一宇宙飞船以v=2.0×103m/s的速度进入密度ρ=2.0×10-6kg/m3的静止微粒尘区,飞船垂直于运动方向上的最大横截面积S=5m2,且认为微粒与飞船相碰后都附着在飞船上,则飞船要保持速度v不变,所需推力多大?解析设飞船在微粒尘区的飞行时间为Δt则在这段时间内附着在飞船上的微粒质量Δm=ρSvΔt微粒由静止到与飞船一起运动,微粒的动量增加由动量定理得FΔt=Δmv=ρSv2Δt所以飞船所需推力大小F=F=ρSv2=2.0×10-6×5×(2.0×103)2N=40N。答案40N对点演练3.(2024江西宜春高二期中)防空系统会在目标来袭时射出大量子弹颗粒,在射出方向形成一个均匀分布、持续时间t=0.01s、横截面积为S=2m2的圆柱形弹幕,每个子弹颗粒的平均质量为m=2×10-2kg,每1cm3有一个子弹颗粒,所有子弹颗粒以v=300m/s射入目标,并停在目标体内。下列说法正确的是()A.所形成弹幕的总体积V=6cm3B.所形成弹幕的总质量m=1.2×105kgC.弹幕对目标形成的冲量大小I=3.6×107kg·m/s2D.弹幕对目标形成的冲击力大小F=3.6×108NB解析形成弹幕的总体积为V=vtS=6m3,A错误;每1cm3有一个子弹颗粒,则子弹颗粒的总个数N==6×106,所形成弹幕的总质量m=Nm=1.2×105kg,B正确;对整个弹幕由动量定理可知I=mv=3.6×107kg·m/s,C错误;由冲量公式I=FΔt知,弹幕对目标形成的冲击力大小F==3.6×109N,D错误。探究点三动量定理与动能定理的区别与应用知识归纳1.动量定理与动能定理的区别与联系比较项动量定理动能定理内容合力的冲量等于物体的动量变化合力的功等于物体的动能变化因果关系原因:合力的冲量结果:动量变化原因:合力的功结果:动能变化公式特点I合=Δp,矢量式W合=ΔEk,标量式研究对象单个或多个物体单个物体(高中阶段)研究过程单个或多个过程单个或多个过程问题特征涉及碰撞、冲击、力作用时间涉及功、能、力作用位移或路程获取有效信息典例剖析【例题4】(2024河南郑州期末)在水平地面的右端B处有一面墙,一小物块放在水平地面上的A点,质量m=0.5kg,AB间距离s=5m,如图所示。小物块以初速度v0=8m/s从A向B运动,刚要与墙壁碰撞时的速度v1=7m/s,碰撞后以速度v2=6m/s反向弹回。重力加速度g取10m/s2。(1)求小物块从A向B运动过程中的加速度a的大小。(2)求小物块与地面间的动摩擦因数μ。(3)若碰撞时间t=0.05s,碰撞过程中墙面对小物块平均作用力F的大小是多少?解析(1)从A到B运动过程是匀减速直线运动,设水平向右为正方向,根据速度位移公式,有=-1.5m/s2,故加速度a的大小为1.5m/s2,方向水平向左。(2)从A到B运动过程,由动能定理,有可得μ=0.15。(3)对碰撞过程,规定向左为正方向,由动量定理,有Ft=mv2-m(-v1)可得F=130N。答案(1)1.5m/s2(2)0.15(3)130N方法技巧动量是力对时间累积的效果,动能是力对空间累积的效果,因此,动量定理、动能定理是解决物理问题的两条重要思路,当问题中涉及碰撞、冲击、力作用时间时,应优先考虑动量定理;当问题中涉及功、能、力作用位移或路程时,应优先考虑动能定理。注意动量定理是矢量式,应用时必须选取正方向;动能定理是标量式,应用时不用选取正方向。涉及一段时间(或冲量)选用动量定理;涉及一段位移(或功)选用动能定理。对点演练4.(2024湖北武汉高二期末)质量为1kg的小球自倾角为30°且光滑的斜面顶端下滑,斜面底端有一个垂直于斜面的挡板,小球滑至挡板处与挡板发生碰撞,小球碰前速度大小为4m/s,碰后速度大小为2m/s,碰撞时间为0.2s,g取10m/s2。求:(1)碰撞过程中挡板对小球的作用力大小和方向;(2)碰撞后小球能够上升的最大高度。解析(1)设碰撞过程中挡板对小球的作用力大小为F,取沿斜面向上为正方向,根据动量定理有(F-mgsin30°)t=mv-(-mv0)代入数据解得F=35N,方向沿斜面向上。(2)设碰撞后小球能够上