2014年高考物理分类押题-动量定理及其应用知识篇

2026/1/21 23:56:10

总结升华:本题也是可以应用牛顿第二定律,但在已知力的作用时间的情况下,应用动量定理比较简便。 迁移应用

【变式】一个质量5kg的物体以4m/s的速度向右运动,在一恒力作用下,经过0.2s其速度变为8m/s向左运动。求物体所受到的作用力。

解析:规定初速度的方向即向右为正方向,根据动量定理可知:

负号表示作用力的方向向左。

答案:物体所受到的作用力为300N,方向向左。

类型四——求平均作用力

5. 汽锤质量

,从1.2m高处自由落下,汽锤与地面相碰时间

,碰后汽锤速度为零,不计空气阻力。求汽锤与地面相碰时,地面

受到的平均作用力。

思路点拨:本题是动量定理的实际应用,分清速度变化是问题的关键。 解析:选择汽锤为研究对象,设汽锤落地是速度为,则有 汽锤与地面相碰时,受力如图所示, 选取向上为正方向,由动量定理得

根据牛顿第三定律可知,地面受到的平均作用力大小为3498N,方向竖直向下。 答案:平均作用力大小为3498N,方向竖直向下。

总结升华:动量定理是合力的冲量;动量定理是矢量式。在解决这类竖直方向的打击问题中,重力是否能忽略,取决于迁移应用

【变式1】蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个质量为

的运动员,从离水平网面

高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回离水平网面

高处。已

的大小,只有

时,

才可忽略,当然不忽略

一定是正确的。

知运动员与网接触的时间为取

。若把这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理,求此力的大小。(g

解析:运动员刚接触网时速度大小:,方向向下; 刚离开网时速度大小:

,方向向上。

运动员与网接触的过程,设网对运动员的作用力为F,对运动员由动量定理有: 取向上为正方向,则

解得:

方向向上。 答案:

N

【变式2】质量为60kg的建筑工人,不慎从高空跌下,由于弹性安全带的保障,使他悬挂起来,已知弹性安全带缓冲时间为1.2s,安全带长为5m,则安全带所受的平均作用力。(g取)

解:对人在全过程中(从开始跌下到安全停止),由动量定理得: mg(t1+t2)-Ft2=0

t1==s=1s

t2=1.2s

∴F==N

=1100N

根据牛顿第三定律可知,安全带所受的平均作用力为1100N。

点评:此题也可用上面的方法分两个阶段分别研究,无论是分过程的解法还是全过程的解法,一定要注意力与时间的对应以及始末状态的确定。

类型五——用动量定理求变力的冲量

6. 如图所示,将一轻弹簧悬于O点,下端和物体A相连,物体A下面用细线连接物体B,A、B

质量分别为M、m,若将细线剪断,待B的速度为v时,A的速度为V,方向向下,求该过程中弹簧弹力的冲量。

思路点拨:求变力的冲量,不能用Ft直接求解,可借助动量定理,由动量的变化量间接求

出。

解析:剪断细线后,B向下做自由落体运动,A向上运动。 对A: 取向上方向为正,由动量定理得 I弹-Mgt=-MV-O

∴I弹=Mgt-MV……………① 对B: 由自由落体运动知识

………………………②

由①、②解得:

=M(v-V)

类型六——用动量定理解决变质量问题

7. 一艘帆船在静水中由风力推动做匀速直线运动。设帆面的面积为S,风速为v1,船速为v2

,则帆船在匀速前进时帆面受到的平均风力大小为多少?

(v2

思路点拨:此题需求平均风力大小,需用动量定理来解决。 解析:取如图所示的柱体内的空气为研究对象。这部分空气经过时间 故其质量

后速度由v1变为v2,

取船前进方向为正方向,对这部分气体,设风力为F,由动量定理有 解得

总结升华:对于流体运动问题,如水流、风等,在运用动量定理求解时,我们常隔离出一定形状的部分流体作为研究对象,然后对其列式计算。 迁移应用

【变式】宇宙飞船以

的速度进入分布均匀的宇宙微粒尘区,飞船每前进

要与

个微粒相碰。假如每一微粒的质量

度保持不变,飞船的牵引力应为多大。 答案:

,与飞船相碰后附在飞船上。为了使飞船的速

类型七——动量定理在系统中的应用

8. 滑块A和B(质量分别为mA和mB)用轻细线连接在一起后放在水平桌面上,水平恒力F作用

在B上,使A、B一起由静止开始沿水平桌面滑动,如图。已知滑块A、B与水平面的滑动摩擦因数均为

在力F作用时间t后,A、B间连线突然断开,此后力F仍作用于B。试求:滑块A刚好停住时,滑块B的速度多大?

思路点拨:在已知力的作用时间的情况下,可考虑应用动量定理求解比较简便。

解析:取滑块A、B构成的系统为研究对象。设F作用时间t后线突然断开,此时A、B的共同速度为v,根据动量定理,有 解得

在线断开后,滑块A经时间tˊ停止,根据动量定理有 由此得

设A停止时,B的速度为vB。对于A、B系统,从力F开始作用至A停止的全过程,根据动量定理有

将tˊ代入此式可求得B滑块的速度为

总结升华:尽管系统内各物体的运动情况不同,但各物体所受的冲量之和仍等于各物体总动量的变化量。应用这个处理方法能使一些繁杂的运动问题求解更简便。 迁移应用

【变式】质量为M的金属块和质量为m的木块通过细线连在一起,从静止开始以加速度a在水中下沉。经过时间t,细线断了,金属块和木块分离。再经过时间,木块停止下沉,求此时金属块的速度? 解析:将金属块和木块看作一个系统,根据动量定理有:

最终木块停止下沉,即速度为零,所以只有金属块有动量,根据动量守恒定律有


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