内容正文:
第六章
动量守恒定律
第1讲 动量和动量定理
一个质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为μ。用一水平力F向右拉物体,t时刻物体的速度为v(重力加速度为g)。
(1)物体的动量大小只与速度有关,与物体的质量无关。 (×)
(2)物体在t时刻的动量为mv,方向水平向右。 (√)
(3)由于物体在竖直方向没有运动状态的改变,所以支持力的冲量为零。 (×)
(4)不管水平力F是否为恒力,t时间内力F的冲量大小均为 Ft,方向水平向右。 (×)
(5)若水平力F为变力,其平均作用力大小=+μmg。 (√)
考点1 动量和冲量
1.动量。
(1)定义:物体的质量和速度的乘积叫作物体的动量。
(2)表达式:p=mv。
(3)方向:动量的方向与速度的方向相同。
2.动量的变化。
(1)因为动量是矢量,动量的变化量Δp也是矢量,其方向与速度的改变量Δv的方向相同。
(2)动量的变化量Δp,一般用末动量p'减去初动量p进行矢量运算,也称为动量的增量,即Δp=p'-p。
3.冲量。
(1)定义:力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量。
(2)公式:I=Ft。
(3)单位:N·s。
(4)方向:冲量是矢量,恒力冲量的方向与力的方向相同。
1.动量与动能的比较。
动量
动能
物理意义
描述机械运动状态的物理量
定义式
p=mv
Ek=mv2
标矢量
矢量
标量
变化因素
物体所受冲量
外力所做的功
大小关系
p=
Ek=
联系
(1)都是相对量,与参考系的选取有关,通常选取地面为参考系。
(2)若物体的动能发生变化,则动量一定也发生变化;但动量发生变化时动能不一定发生变化。
(3)都是状态量,与某一时刻或某一位置相对应。
2.冲量与功的区别。
(1)冲量和功都是过程量,冲量是力对时间的积累作用,功是力对位移的积累作用。
(2)冲量是矢量,功是标量。
(3)力的冲量不为零时,力做的功可能为零;力做的功不为零时,力的冲量一定不为零。
考向1 动量和动量变化
【典例1】 关于动量的概念,以下说法中正确的是 ( )
A.速度大的物体动量大
B.质量大的物体动量大
C.两个物体的速度相等,那么质量大的物体动量一定大
D.两个物体的质量相等,速度大小也相等,则它们的动量一定相同
解析 物理学中把质量和速度的乘积mv定义为物体的动量,只有速度与质量的乘积大时动量才大,A、B两项错误;根据定义,速度相等时质量大动量大,C项正确;动量是矢量,动量的方向与速度的方向相同,质量相等,速度大小也相等,只能说明动量的大小相等,方向不一定相同,不能说动量相同,D项错误。
答案 C
考向2 动量与动能的比较
【典例2】 甲、乙两物体的质量之比是1∶4,下列说法正确的是 ( )
A.如果它们的动量大小相等,则甲、乙的动能之比是1∶4
B.如果它们的动量大小相等,则甲、乙的动能之比是2∶1
C.如果它们的动能相等,则甲、乙的动量大小之比是1∶2
D.如果它们的动能相等,则甲、乙的动量大小之比是1∶4
解析 当两物体动量大小相等时,由Ek=知Ek甲∶Ek乙=m乙∶m甲=4∶1,A、B两项错误;当两物体动能相等时,由p2=2mEk知p甲∶p乙=∶=1∶2,C项正确,D项错误。
答案 C
考向3 冲量的计算
【典例3】 如图所示,质量为m的小滑块沿倾角为θ的斜面向上滑动,经过时间t1速度变为零然后又下滑,经过时间t2回到斜面底端,滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为Ff,重力加速度为g,在整个过程中,重力对滑块的总冲量为 ( )
A.mgsin θ(t1+t2) B.mgsin θ(t1-t2)
C.mg(t1+t2) D.0
解析 根据冲量的定义式I=Ft,因此重力对滑块的冲量应为重力乘作用时间,所以IG=mg(t1+t2),C项正确。
答案 C
【典例4】 (多选)如图所示,物体从t=0时刻开始由静止做直线运动,0~4 s内其合外力随时间变化的关系图线为某一正弦函数。下列表述正确的是 ( )
A.0~2 s内合外力的冲量一直增大
B.0~4 s内合外力的冲量为零
C.2 s末物体的动量方向发生变化
D.0~4 s内物体动量的方向一直不变
解析 根据F-t图像中图线所围面积表示冲量可知,在0~2 s内合外力的冲量一直增大,A项正确;0~4 s内合外力的冲量为零,B项正确;2 s末冲量方向发生变化,物体的动量开始减小,但方向不发生变化,0~4 s内物体动量的方向一直不变,C项错误,D项正确。
答案 ABD
考点2 动量定理的理解和应用
1.内容:物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量。
2.公式:mv'-mv=F(t'-t)或p'-p=I。
对动量定理的理解。
(1)动量定理反映了