鲁科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第1章 动量及其守恒定律 习题课：动量定理的应用.ppt

【知识归纳】“流体圆柱”模型连续流体(液体或气体)与物体作用问题的解决关键是选取怎样的研究对象。流体与物体作用时,“一层层”流体的速度变为零并散开,因此,可以选取很短时间Δt内喷出的流体为研究对象,流体与物体作用前瞬间,流体的速度均为v0,并且把流体看作圆柱形物体,其底面积为S,圆柱高为v0Δt。【应用体验】例题2某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为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的喷口持续以一定的速度竖直向上喷出;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。求与玩具底板作用前瞬间的水的速度v0。解析设Δt时间内,与玩具发生相互作用的水的质量为Δm则Δm=ρΔV=ρv0SΔt①设水对玩具的作用力的大小为F,根据牛顿第三定律可知,玩具对水的作用力大小也为F。设竖直向上为正方向,根据动量定理,对质量为Δm的水,有-FΔt=-Δmv0②由于玩具在空中悬停,由力的平衡条件得F=Mg③技巧点拨解决此类“流体施力问题”的关键是选取研究对象,建构“流体圆柱”模型,并能结合题意表示其质量。针对训练2宇宙飞船在太空飞行时,如果运动到游离物质微粒比较集中的区域,会受到较大的阻力。已知宇宙飞船沿运行方向的横截面积为S,运行速度为v且保持不变,游离物质微粒集中区域的平均密度为ρ,设宇宙飞船接触到的游离物质微粒最后都附着在飞船上,求宇宙飞船在穿越该区域过程中所受阻力F的大小。解析时间t内附着在飞船上的游离物质微粒的总质量m=ρSvt;时间t内飞船增加的动量Δp=mv=ρSv2t;由动量定理可得Ft=Δp,计算得出阻力大小F=ρSv2。答案ρSv2探究三动量定理与动能定理的综合应用【情境探究】在水平道路上行驶的汽车,在前方有障碍物时,需要及时刹车。若汽车刹车后车轮被抱死,则从刹车到汽车停止,行驶时间、行驶路程与哪些因素有关?有何关系?【知识归纳】动量定理与动能定理的区别和联系比较项目动量定理动能定理内容合外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:合外力的冲量结果: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【应用体验】例题3如图所示,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。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。求:(1)小物块从A向B运动过程中的加速度a的大小;(2)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。解析(1)从A到B过程是匀减速直线运动,根据速度位移公式,可得μ=0.15;(3)对碰撞过程,规定向右为正方向,由动量定理,有-FΔt=m(-v2)-mv1可得F=130N。答案(1)1.5m/s2(2)0.15(3)130N规律方法动量是力对时间积累的效果,动能是力对空间积累的效果,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。学以致用?随堂检测全达标1.物体在恒定的合力F作用下做直线运动,在时间Δt1内速度由0增大到v,在时间Δt2内速度由v增大到2v。设F在Δt1内做的功是W1,冲量是I1;在Δt2内做的功是W2,冲量是I2。那么(D)A.I1I2,W1=W2 B.I1I2,W1W2C.I1=I2,W1=W2 D.I1=I2,W1W2解析在Δt1时间内,I1=FΔt1=mv=Δp1,在Δt2时间内I2=FΔt2=2mv-mv=mv=Δp1,所以I1=I2。2.在光滑水平面上,原来静止的物体在水平力F作用下,经过时间t后,动量为p,动能为Ek;若该物体在此光滑水平面上由静止出发,仍在水平力F的作用下,则经过时间2t后物体的(C)A.动量为4p B.动量为pC.动能为4Ek D.动能为2Ek解析根据动量定理得,Ft=p,F·2t=p1,解得p1=2p,故A、B错误;得Ek1=4Ek,故C正确,D错误。3.(2022江西抚州模拟)