2020高考物理一輪總復(fù)習(xí)第六章第1講動(dòng)量和動(dòng)量定理講義含解析新人教版.docx

動(dòng)量和動(dòng)量定理全國卷3年考情分析考點(diǎn)內(nèi)容考綱要求三年考題201620172018動(dòng)量、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用卷 T35(2)，動(dòng)量守恒定律，能量守恒定律卷T35(2)，動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒卷T35(2)，動(dòng)量定理，機(jī)械能守恒卷T14，動(dòng)量守恒定律卷T14，動(dòng)量卷T15，動(dòng)量定理卷T21，動(dòng)量定理彈性碰撞和非彈性碰撞實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律說明：碰撞和動(dòng)量守恒只限于一維第1講動(dòng)量和動(dòng)量定理基礎(chǔ)知識(shí)填一填知識(shí)點(diǎn)1動(dòng)量1定義：運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和速度的乘積叫做物體的動(dòng)量，通常用p來表示2表達(dá)式：pmv.3單位：kgm/s.4標(biāo)矢性：動(dòng)量是矢量，其方向和速度方向相同知識(shí)點(diǎn)2沖量1定義：力F與力的作用時(shí)間t的乘積.2定義式：IFt.3單位：Ns.4方向：恒力作用時(shí)，與力的方向相同.5物理意義：是一個(gè)過程量，表示力在時(shí)間上積累的作用效果判斷正誤，正確的劃“”，錯(cuò)誤的劃“”(1)動(dòng)量越大的物體，其運(yùn)動(dòng)速度越大()(2)物體的動(dòng)量越大，則物體的慣性就越大()(3)物體的動(dòng)量變化量等于某個(gè)力的沖量()(4)動(dòng)量是過程量，沖量是狀態(tài)量()(5)物體沿水平面運(yùn)動(dòng)，重力不做功，重力的沖量也等于零()(6)系統(tǒng)動(dòng)量不變是指系統(tǒng)的動(dòng)量大小和方向都不變()知識(shí)點(diǎn)3動(dòng)量定理1內(nèi)容：物體在一個(gè)過程始末的動(dòng)量變化量等于它在這個(gè)過程中所受力的沖量.2表達(dá)式：.3矢量性：動(dòng)量變化量的方向與合外力的方向相同，可以在某一方向上用動(dòng)量定理判斷正誤，正確的劃“”，錯(cuò)誤的劃“”(1)物體所受合外力的沖量的方向與物體末動(dòng)量的方向相同()(2)物體所受合外力的沖量方向與物體動(dòng)量變化的方向是一致的()(3)p一定時(shí)，F(xiàn)的作用時(shí)間越短，力就越大；時(shí)間越長，力就越小()(4)F一定，此時(shí)力的作用時(shí)間越長，p就越大；力的作用時(shí)間越短，p就越小()教材挖掘做一做1(人教版選修35 P11第1題改編)關(guān)于物體的動(dòng)量和動(dòng)能，下列說法中正確的是()A一物體的動(dòng)量不變，其動(dòng)能一定不變B一物體的動(dòng)能不變，其動(dòng)量一定不變C兩物體的動(dòng)量相等，其動(dòng)能一定相等D兩物體的動(dòng)能相等，其動(dòng)量一定相等答案：A2(人教版選修35 P7例1改編)如圖所示，一質(zhì)量為m的滑塊沿光滑的水平面以速度v0運(yùn)動(dòng)遇到豎直的墻壁被反彈回來，返回的速度變?yōu)関0，則以下說法正確的是()A滑塊的動(dòng)量改變量的大小為mv0B滑塊的動(dòng)量改變量的大小為mv0C滑塊的動(dòng)量改變量的方向與v0的方向相同D重力對(duì)滑塊的沖量為零答案：B3(人教版選修35 P8例2改編)(多選)一個(gè)質(zhì)量為0.18 kg的壘球，以25 m/s的水平速度飛向球棒，被球棒打擊后反向水平飛回，速度大小變?yōu)?5 m/s，設(shè)球棒與壘球的作用時(shí)間為0.01 s下列說法正確的是()A球棒對(duì)壘球的平均作用力大小為1 260 NB球棒對(duì)壘球的平均作用力大小為360 NC球棒對(duì)壘球做的功為126 JD球棒對(duì)壘球做的功為36 J解析：AC設(shè)球棒對(duì)壘球的平均作用力為，由動(dòng)量定理得tm(vtv0)，取末速度方向?yàn)檎较颍瑒tvt45 m/s，v025 m/s，代入上式得1 260 N由動(dòng)能定理得Wmvmv126 J，故A、C正確4(人教版選修35 P9科學(xué)漫步改編)一輛轎車強(qiáng)行超車時(shí)，與另一輛迎面駛來的轎車相撞，兩車相撞后，兩車車身因相互擠壓，皆縮短了0.5 m，據(jù)測(cè)算兩車相撞前速度約為30 m/s.(1)試求車禍中車內(nèi)質(zhì)量約60 kg的人受到的平均沖力(2)若此人系有安全帶，安全帶在車禍過程中與人體的作用時(shí)間是1 s，求這時(shí)人體受到的平均沖力解析：(1)兩車相撞時(shí)認(rèn)為人與車一起做勻減速運(yùn)動(dòng)直到停止，位移為0.5 m.設(shè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，根據(jù)xt，得t s，根據(jù)動(dòng)量定理Ftpmv0，得F N5.4104 N.(2)若人系有安全帶，則F N1.8103 N.答案：(1)5.4104 N(2)1.8103 N考點(diǎn)一動(dòng)量與沖量的理解考點(diǎn)解讀1動(dòng)能、動(dòng)量、動(dòng)量變化量的比較動(dòng)能動(dòng)量動(dòng)量變化量定義物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量物體的質(zhì)量和速度的乘積物體末動(dòng)量與初動(dòng)量的矢量差定義式Ekmv2pmvppp標(biāo)矢性標(biāo)量矢量矢量特點(diǎn)狀態(tài)量狀態(tài)量過程量關(guān)聯(lián)方程Ek，Ekpv，p，p聯(lián)系(1)都是相對(duì)量，與參考系的選取有關(guān)，通常選取地面為參考系(2)若物體的動(dòng)能發(fā)生變化，則動(dòng)量一定也發(fā)生變化；但動(dòng)量發(fā)生變化時(shí)動(dòng)能不一定發(fā)生變化2.沖量和功的區(qū)別(1)沖量和功都是過程量沖量表示力對(duì)時(shí)間的積累作用，功表示力對(duì)位移的積累作用(2)沖量是矢量，功是標(biāo)量(3)力作用的沖量不為零時(shí)，力做的功可能為零；力做的功不為零時(shí)，力作用的沖量一定不為零3沖量的計(jì)算(1)恒力的沖量：直接用定義式IFt計(jì)算(2)變力的沖量方向不變的變力的沖量，若力的大小隨時(shí)間均勻變化，即力為時(shí)間的一次函數(shù)，則力F在某段時(shí)間t內(nèi)的沖量It，其中F1、F2為該段時(shí)間內(nèi)初、末兩時(shí)刻力的大小作出Ft變化圖線，圖線與t軸所夾的面積即為變力的沖量如圖所示對(duì)于易確定始、末時(shí)刻動(dòng)量的情況，可用動(dòng)量定理求解，即通過求p間接求出沖量典例賞析典例1如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量相等的物體在同一高度沿傾角不同的兩個(gè)光滑斜面由靜止自由滑下，在到達(dá)斜面底端的過程中()A重力的沖量相同B彈力的沖量相同C合力的沖量相同D以上說法均不對(duì)解析D高度相同，則下滑的距離x，加速度agsin ，根據(jù)xat2，得：t，由于傾角不同，則運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不同，根據(jù)Imgt知，重力的沖量不同，故A錯(cuò)誤對(duì)于彈力，大小不等，方向不同，彈力的沖量不同，故B錯(cuò)誤合力的大小F合mgsin ，可知合力大小不等，方向也不同，則合力的沖量不同，故C錯(cuò)誤對(duì)沖量的理解在計(jì)算支持力的沖量時(shí)，有的同學(xué)認(rèn)為IN0，這種錯(cuò)誤觀點(diǎn)在于未分清沖量與功的概念，應(yīng)注意力對(duì)物體做功時(shí)，力的沖量不為零，但力對(duì)物體有沖量時(shí)，力不一定對(duì)物體做功題組鞏固1(多選)從水平地面上方同一高度處，使a球斜上拋，b球平拋，且兩球質(zhì)量相等，初速度大小相同，最后落于同一水平地面上，空氣阻力不計(jì)在此過程中，下列說法正確的是()A兩球著地時(shí)的動(dòng)能相同B兩球著地時(shí)的動(dòng)量相同C重力對(duì)兩球所做的功相同D重力對(duì)兩球的沖量相同解析：AC斜上拋和平拋過程中兩球都只受重力作用，只有重力做功，兩球初位置高度相同，故重力做功相同，由動(dòng)能定理得，WGmghEkmv，因?yàn)閮汕虻馁|(zhì)量、初速度相同，下落的高度相同，故重力對(duì)兩球所做的功相同，兩球著地時(shí)的動(dòng)能相同，故A、C正確；兩球初始高度相同，a球斜上拋，b球平拋，a球開始時(shí)具有向上的分速度，所以a球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比b球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長，故重力對(duì)a球的沖量比對(duì)b球的沖量大，故D錯(cuò)誤；由于二者落地時(shí)的動(dòng)能相等，則落地時(shí)的速度大小相等，而落地時(shí)a球豎直方向的分動(dòng)量大，所以二者落地時(shí)速度的方向和動(dòng)量的方向不同，故B錯(cuò)誤2(多選)某同學(xué)為了測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，完成了如下的操作：將一質(zhì)量為m的小球由地面豎直向上發(fā)射出去，其速度的大小為v0，經(jīng)過一段時(shí)間后小球落地，取從發(fā)射到小球上升到最高點(diǎn)為過程1，小球從最高點(diǎn)至返回地面為過程2.如果忽略空氣阻力，則下列敘述正確的是()A過程1和過程2動(dòng)量的變化大小都為mv0B過程1和過程2動(dòng)量變化的方向相反C過程1重力的沖量為mv0，且方向豎直向下D過程1和過程2的重力的總沖量為0解析：AC根據(jù)豎直上拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，小球落地的速度大小也為v0，方向豎直向下，上升過程和下落過程中小球只受到重力的作用，選取豎直向下為正方向，上升過程動(dòng)量的變化量p10(mv0)mv0，下落過程動(dòng)量的變化量p2mv00mv0，大小均為mv0，且方向均豎直向下，故A、C正確，B錯(cuò)誤；小球由地面豎直向上發(fā)射到上升至最高點(diǎn)又返回地面的整個(gè)過程中重力的沖量為Imv0(mv0)2mv0，D錯(cuò)誤3(2019合肥模擬)(多選)一質(zhì)點(diǎn)靜止在光滑水平面上，現(xiàn)對(duì)其施加水平外力F，F(xiàn)隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖所示，下列說法正確的是()A第2 s末，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量為0B第4 s末，質(zhì)點(diǎn)回到出發(fā)點(diǎn)C在02 s時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)的功率先增大后減小D在13 s時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)的沖量為0解析：CD從圖象可以看出在前2 s力的方向和運(yùn)動(dòng)的方向相同，物體經(jīng)歷了一個(gè)加速度逐漸增大的加速運(yùn)動(dòng)和加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，所以第2 s末，質(zhì)點(diǎn)的速度最大，動(dòng)量最大，而不是0，故A錯(cuò)誤；該物體在后半個(gè)周期內(nèi)受到的力與前半個(gè)周期受到的力的方向不同，前半個(gè)周期內(nèi)做加速運(yùn)動(dòng)，后半個(gè)周期內(nèi)做減速運(yùn)動(dòng)，所以物體在04 s內(nèi)的位移為正，故B錯(cuò)誤；02 s內(nèi)，速度在增大，力F先增大后減小，根據(jù)瞬時(shí)功率PFv得力F瞬時(shí)功率開始時(shí)為0,2 s末的瞬時(shí)功率為0，所以在02 s時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)的功率先增大后減小，故C正確；在Ft圖象中，圖象與t軸圍成的面積表示力F的沖量，由圖可知，12 s之間的面積與23 s之間的面積大小相等，一正一負(fù)，所以和為0，則在13 s時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)的沖量為0，故D正確考點(diǎn)二動(dòng)量定理的理解及應(yīng)用考點(diǎn)解讀1對(duì)動(dòng)量定理的理解(1)動(dòng)量定理的表達(dá)式Ftp是矢量式，運(yùn)用它分析問題時(shí)要特別注意沖量、動(dòng)量及動(dòng)量變化量的方向，公式中的F是物體或系統(tǒng)所受的合力(2)動(dòng)量定理不僅適用于恒定的力，也適用于隨時(shí)間變化的力這種情況下，動(dòng)量定理中的力F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值(3)應(yīng)用動(dòng)量定理解釋兩類物理現(xiàn)象當(dāng)物體的動(dòng)量變化量一定時(shí)，力的作用時(shí)間t越短，力F就越大，力的作用時(shí)間t越長，力F就越小，如玻璃杯掉在水泥地上易碎，而掉在沙地上不易碎當(dāng)作用力F一定時(shí)，力的作用時(shí)間t越長，動(dòng)量變化量p越大，力的作用時(shí)間t越短，動(dòng)量變化量p越小2應(yīng)用動(dòng)量定理解題的一般步驟(1)明確研究對(duì)象和研究過程研究過程既可以是全過程，也可以是全過程中的某一階段(2)進(jìn)行受力分析只分析研究對(duì)象以外的物體施加給研究對(duì)象的力，不必分析內(nèi)力(3)規(guī)定正方向(4)寫出研究對(duì)象的初、末動(dòng)量和合外力的沖量(或各外力在各個(gè)階段的沖量的矢量和)，根據(jù)動(dòng)量定理列方程求解典例賞析典例2(2018江蘇卷)如圖所示，懸掛于豎直彈簧下端的小球質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)速度的大小為v，方向向下經(jīng)過時(shí)間t，小球的速度大小為v，方向變?yōu)橄蛏虾雎钥諝庾枇?，重力加速度為g，求該運(yùn)動(dòng)過程中，小球所受彈簧彈力沖量的大小審題指導(dǎo)動(dòng)量定理是矢量式，應(yīng)先選定正方向，注意初、末狀態(tài)速度的正負(fù)解析取向上為正方向，由動(dòng)量定理得mv(mv)I且I(mg)t解得IFt2mvmgt答案2mvmgt應(yīng)用動(dòng)量定理的注意事項(xiàng)1動(dòng)量定理是矢量式，要選取統(tǒng)一的正方向，確定動(dòng)量和沖量的正負(fù)號(hào)2動(dòng)量定理是過程式，必須明確沖量的過程及初、末狀態(tài)的動(dòng)量3在Ftmv2mv1中，F(xiàn)t是合力的沖量，不是某一個(gè)力的沖量4在系統(tǒng)中，相互作用力的沖量一定大小相等、方向相反5注意題目要求，不要盲目忽略重力的沖量母題探究母題典例2探究1.動(dòng)量定理在生活中的應(yīng)用探究2.用動(dòng)量定理求變力的沖量(或動(dòng)量變化)探究3.動(dòng)量定理對(duì)多過程的應(yīng)用探究1動(dòng)量定理在生活中的應(yīng)用(多選)有關(guān)實(shí)際生活中的現(xiàn)象，下列說法正確的是()A火箭靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大速度B體操運(yùn)動(dòng)員在著地時(shí)曲腿是為了減小地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力C用槍射擊時(shí)要用肩部抵住槍身是為了減少反沖的影響D為了減輕撞車時(shí)對(duì)司乘人員的傷害程度，發(fā)動(dòng)機(jī)艙越堅(jiān)固越好解析：ABC火箭升空時(shí)，內(nèi)能減小，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，火箭向后噴出氣流，火箭對(duì)氣流有向后的力，由于力的作用是相互的，氣流對(duì)火箭有向前的力的作用，從而推動(dòng)火箭前進(jìn)，故選項(xiàng)A正確；體操運(yùn)動(dòng)員在落地的過程中，動(dòng)量變化一定，由動(dòng)量定理可知，運(yùn)動(dòng)員受到的沖量I一定，著地時(shí)曲腿是延長時(shí)間t，由IFt可知，延長時(shí)間t可以減小運(yùn)動(dòng)員所受到的平均沖力F，故選項(xiàng)B正確；用槍射擊時(shí)要用肩部抵住槍身是為了減少反沖的影響，故選項(xiàng)C正確；為了減輕撞車時(shí)對(duì)司乘人員的傷害程度，就要延長碰撞時(shí)間，由IFt可知，車體前部的發(fā)動(dòng)機(jī)艙不能太堅(jiān)固，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤探究2用動(dòng)量定理求變力的沖量(或動(dòng)量變化)(2019泰安模擬)如圖所示，豎直平面內(nèi)有一半圓槽，A、C等高，B為圓槽最低點(diǎn)，小球從A點(diǎn)正上方O點(diǎn)靜止釋放，從A點(diǎn)切入圓槽，剛好能運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)設(shè)球在AB段和BC段運(yùn)動(dòng)過程中，運(yùn)動(dòng)時(shí)間分別為t1、t2，合外力的沖量大小為I1、I2，則()At1t2Bt1t2CI1I2 DI1I2解析：C小球從A點(diǎn)正上方O點(diǎn)靜止釋放，做自由落體運(yùn)動(dòng)，從A點(diǎn)切入圓槽，剛好能運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)，即從A到C速度越來越小，AB段平均速率大于BC段平均速率，兩段路程相等，所以球在AB段和BC段運(yùn)動(dòng)過程中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1t2，故A、B錯(cuò)誤；沿圓心方向的合力與速度垂直，動(dòng)量變化為零，AB段平均速率大于BC段平均速率，說明切線方向上AB段速度變化量較大，根據(jù)動(dòng)量定理，合外力的沖量等于動(dòng)量的變化，所以合外力的沖量大小為I1I2，故C正確，D錯(cuò)誤探究3動(dòng)量定理對(duì)多過程中的應(yīng)用(2017全國卷)(多選)一質(zhì)量為2 kg的物塊在合外力F的作用下從靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng)F隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示，則()At1 s時(shí)物塊的速率為1 m/sBt2 s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為4 kgm/sCt3 s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為5 kgm/sDt4 s時(shí)物塊的速度為零解析：AB對(duì)物塊，由動(dòng)量定理可得：Ftmv，解得v，t1 s時(shí)物塊的速率為v1 m/s，A正確；在Ft圖中面積表示沖量，故t2 s時(shí)物塊的動(dòng)量大小pFt22 kgm/s4 kgm/s，t3 s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為p(2211) kgm/s3 kgm/s，B正確，C錯(cuò)誤；t4 s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為p(2212) kgm/s2 kgm/s，故t4 s時(shí)物塊的速度為1 m/s，D錯(cuò)誤物理模型(七)用動(dòng)量定理研究“流體沖擊模型”模型闡述通常情況下應(yīng)用動(dòng)量定理解題，研究對(duì)象為質(zhì)量一定的物體，它與其他物體只有一次相互作用，我們稱之為“單體作用”這類題目對(duì)象明確、過程清楚，求解不難而對(duì)于流體連續(xù)相互作用的這類問題，研究對(duì)象不明，相互作用的過程也較復(fù)雜，求解有一定難度方法指導(dǎo)：巧選對(duì)象，將連續(xù)作用轉(zhuǎn)化為“單體作用”；巧取瞬間，將較長時(shí)間內(nèi)的變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為短時(shí)間內(nèi)不變質(zhì)量問題1建立“柱體模型”沿流速v的方向選取一段柱形流體，設(shè)在t時(shí)間內(nèi)通過某一橫截面S的流體長度為l，如圖所示，若流體的密度為，那么，在這段時(shí)間內(nèi)流過該截面的流體的質(zhì)量為mlSSvt.2掌握微元法當(dāng)所取時(shí)間為t足夠短時(shí)，圖中流體柱長度l甚短，相應(yīng)的質(zhì)量m也很小顯然，選取流體柱的這一微元小段作為研究對(duì)象就稱微元法3運(yùn)用動(dòng)量定理求解這類問題一般運(yùn)用動(dòng)量定理，即流體微元所受的合外力的沖量等于微元?jiǎng)恿康脑隽?，即F.典例賞析典例(2016全國卷)某游樂園入口旁有一噴泉，噴出的水柱將一質(zhì)量為M的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中為計(jì)算方便起見，假設(shè)水柱從橫截面積為S的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴出；玩具底部為平板(面積略大于S)；水柱沖擊到玩具底板后，在豎直方向水的速度變?yōu)榱?，在水平方向朝四周均勻散開忽略空氣阻力已知水的密度為，重力加速度大小為g.求：(1)噴泉單位時(shí)間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量；(2)玩具在空中懸停時(shí)，其底面相對(duì)于噴口的高度審題指導(dǎo)本題的第二問的關(guān)鍵是：(1)連續(xù)流動(dòng)的水流對(duì)玩具的平均沖擊力F與玩具的重力Mg平衡(2)若水流沖擊玩具的速度為v，考慮以很短時(shí)間t內(nèi)沖擊玩具的水流m為研究對(duì)象，它在重力和玩具對(duì)它的反作用力F作用下在t時(shí)間內(nèi)動(dòng)量減為零，利用動(dòng)量定理可列出F、v、m的關(guān)系，從而利用FFMg求出速度v，再求速度v對(duì)應(yīng)的高度解析(1)設(shè)t時(shí)間內(nèi)，從噴口噴出的水的體積為V，質(zhì)量為m，則mVVv0St由式得，單位時(shí)間內(nèi)從噴口噴出的水的質(zhì)量為v0S(2)設(shè)玩具懸停時(shí)其底面相對(duì)于噴口的高度為h，水從噴口噴出后到達(dá)玩具底面時(shí)的速度大小為v.對(duì)于t時(shí)間內(nèi)噴出的水，由能量守恒得(m)v2(m)gh(m)v在h高度處，t時(shí)間內(nèi)噴射到