2020高考物理大一輪復(fù)習(xí)新課改省份專用講義第六章第34課時(shí)動(dòng)量沖量動(dòng)量定理雙基落實(shí)課含答案

1、第六章動(dòng)量與動(dòng)量守恒定律知識內(nèi)容1.動(dòng)量、動(dòng)量定理2.動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用3.彈性碰撞和非彈性碰撞4.實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律學(xué)科素養(yǎng)物理觀念科學(xué)思維科學(xué)思維科學(xué)探究素養(yǎng)水平水平3水平3水平4水平3第34課時(shí)動(dòng)量沖量動(dòng)量定理(雙基落實(shí)課)點(diǎn)點(diǎn)通(一)動(dòng)量和沖量1動(dòng)能、動(dòng)量、動(dòng)量變化量的比較定義定義式標(biāo)矢性特點(diǎn)動(dòng)能物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量1Ek2mv2標(biāo)量狀態(tài)量動(dòng)量物體的質(zhì)量和速度的乘積pmv矢量狀態(tài)量動(dòng)量變化量物體末動(dòng)量與初動(dòng)量的矢量差ppp矢量過程量關(guān)聯(lián)方程p212E2mEk，Ek2pv，p2mEk，pvk(1)都是相對量，與參考系的選取有關(guān)，通常選取地面為參考系聯(lián)系(2)若物體的動(dòng)能發(fā)生變化

2、，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。沖量表示力對時(shí)間的積累作用，功表示力對位移的積累作用。(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IF(tt)計(jì)算。(2)變力的沖量量IF1F2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2t(F1、F2為該段時(shí)間內(nèi)初、末兩時(shí)刻力的大小)。作出F-t變化圖線，圖線與t軸所圍的面積即為變力的沖量。如對于易確定始、末時(shí)刻動(dòng)量的情況，可用

3、動(dòng)量定理求解，即通過圖所示。p求間接求出沖量。小題練通1下列說法正確的是()A動(dòng)量為零時(shí)，物體一定處于平衡狀態(tài)B動(dòng)能不變，物體的動(dòng)量一定不變C物體所受合外力不變時(shí)，其動(dòng)量一定不變D物體受到恒力的作用也可能做曲線運(yùn)動(dòng)解析：選D動(dòng)量為零時(shí)，物體的速度為零，但物體并不一定處于平衡狀態(tài)，如汽車的啟動(dòng)瞬時(shí)速度為零，故A錯(cuò)誤；動(dòng)能不變，說明物體速度的大小不變，但速度的方向可能變化，故動(dòng)量是可能發(fā)生變化的，故B錯(cuò)誤；物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的合外力大小不變，但速度大小會變化，故動(dòng)量的大小也會發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤；物體受到恒力作用時(shí)有可能做曲線運(yùn)動(dòng)，如平拋運(yùn)動(dòng)，故D正確。2.(多選)如圖所示，一個(gè)物體在拉力

4、F的作用下勻速前進(jìn)了時(shí)間t，且拉力F與水平方向成角。則()A拉力F對物體的沖量大小為FtB拉力F對物體的沖量大小為FtsinC摩擦力對物體的沖量大小為FtsinD合外力對物體的沖量大小為零解析：選AD拉力F對物體的沖量大小等于Ft，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；物體受到的摩擦力大小FfFcos，所以摩擦力對物體的沖量大小為FftFtcos，C項(xiàng)錯(cuò)誤；物體勻速運(yùn)動(dòng)，合外力為零，所以合外力對物體的沖量大小為零，D項(xiàng)正確。3.(多選)(2017全國卷)一質(zhì)量為2kg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()At1s時(shí)物塊的速率為1m/sBt2s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為4kgm

5、/sCt3s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為5kgm/sDt4s時(shí)物塊的速度為零F21解析：選AB前2s內(nèi)物塊做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a1m2m/s21m/s2，t1s時(shí)物塊的速率v1a1t11m/s，A正確；t2s時(shí)物塊的速率v2a1t22m/s，動(dòng)量大小為p2mv24kgm/s，B正確；物塊F2在24s內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度的大小為a2m0.5m/s2，t3s時(shí)物塊的速率v3v2a2t3(20.51)m/s1.5m/s，動(dòng)量大小為p3mv33kgm/s，C錯(cuò)誤；t4s時(shí)物塊的速度v4v2a2t4(20.52)m/s1m/s，D錯(cuò)誤。點(diǎn)點(diǎn)通(二)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

6、量等于它在這個(gè)過程中所受力的沖量。2公式：ppI。(1)公式是矢量式，左邊是動(dòng)量的變化量，只有當(dāng)初、末動(dòng)量在一條直線上時(shí)，才可以直接進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算，但必須注意正負(fù)值。(2)公式右邊是物體受到的所有力的合沖量，而不是某一個(gè)力的沖量。(3)公式說明了兩邊的因果關(guān)系，即合力的沖量是動(dòng)量變化的原因。3用動(dòng)量定理解釋生活現(xiàn)象p由Ft知，物體的動(dòng)量變化一定時(shí)，力的作用時(shí)間越短，力就越大；時(shí)間越長，力就越小。分析問題時(shí)，要明確哪個(gè)量一定，哪個(gè)量變化。小題練通1(2018全國卷)高空墜物極易對行人造成傷害。若一個(gè)50g的雞蛋從一居民樓的25層墜下，與地面的碰撞時(shí)間約為2ms，則該雞蛋對地面產(chǎn)生的沖擊力約為()A

7、10NC103NB102ND104Ntmg103N，由牛頓第三定律知，解析：選C設(shè)每層樓高約為3m，則雞蛋下落高度約為h325m75m，雞蛋下落到地面時(shí)的速度滿足v2mv2gh，根據(jù)動(dòng)量定理(Fmg)t0(mv)，解得雞蛋受到地面的沖擊力FC正確。2.(2018北京高考)2022年將在我國舉辦第二十四屆冬奧會，跳臺性的項(xiàng)目之一。某滑道示意圖如圖所示，長直助滑道AB與彎曲滑道BC高h(yuǎn)10m，C是半徑R20m圓弧的最低點(diǎn)。質(zhì)量m60kg的開始勻加速下滑，加速度a4.5m/s2，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度vB30m/s?；┦瞧渲凶罹哂^賞BC平滑銜接，滑道運(yùn)動(dòng)員從A處由靜止取重力加速度g10解得LBA100m。

8、m/s2。(1)求長直助滑道AB的長度L；(2)求運(yùn)動(dòng)員在AB段所受合外力的沖量I的大??；(3)若不計(jì)BC段的阻力，畫出運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的受力圖，并求其所受支持力FN的大小。解析：(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式vB2vA22aL，v2v22a(2)根據(jù)動(dòng)量定理，有ImvBmvA1800Ns。(3)運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的受力如圖所示。根據(jù)牛頓第二定律，有v2CFNmgmR運(yùn)動(dòng)員在BC段運(yùn)動(dòng)的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理，有11mgh2mvC22mvB2解得FN3900N。答案：(1)100m(2)1800Ns(3)見解析圖3900N融會貫通應(yīng)用動(dòng)量定理解題的步驟(1)確定研究對象。中學(xué)階段的動(dòng)量定理問題，其研

9、究對象一般僅限于單個(gè)物體。(2)對物體進(jìn)行受力分析?？梢韵惹竺總€(gè)力的沖量，再求各力沖量的矢量和；或先求合力，再求其沖量。(3)抓住過程的初、末狀態(tài)，選好正方向，確定各動(dòng)量和沖量的正、負(fù)號。(4)根據(jù)動(dòng)量定理列方程，如有必要還需要其他補(bǔ)充方程，最后代入數(shù)據(jù)求解。對過程較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，可分段用動(dòng)量定理，也可整個(gè)過程用動(dòng)量定理。點(diǎn)點(diǎn)通(三)動(dòng)量定理與微元法的綜合應(yīng)用1流體類問題流體及其特點(diǎn)分析步驟2微粒類問題微粒及其特點(diǎn)分析步驟通常液體流、氣體流等被廣義地視為“流體”，質(zhì)量具有連續(xù)性，通常給出流體密度(1)建立“柱體”模型，沿流速v的方向選取一段柱形流體，其橫截面積為S(2)微元研究，作用時(shí)間t內(nèi)的一

10、段柱形流體的長度為l，對應(yīng)的質(zhì)量為mSvt(3)建立方程，應(yīng)用動(dòng)量定理研究這段柱形流體通常電子流、光子流、塵埃等被廣義地視為“微?！?，質(zhì)量具有獨(dú)立性，通常給出單位體積內(nèi)的粒子數(shù)n(1)建立“柱體”模型，沿速度v0的方向選取一段微元，其橫截面積為S(2)微元研究，作用時(shí)間t內(nèi)一段微元的長度為l，對應(yīng)的體積為VSv0t，則微元內(nèi)的粒子數(shù)Nnv0St(3)先應(yīng)用動(dòng)量定理研究單個(gè)粒子，建立方程，再乘以N求解小題練通1為估算池中睡蓮葉面承受雨滴撞擊產(chǎn)生的平均壓強(qiáng)，小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺，測得1h內(nèi)杯中水面上升了45mm。當(dāng)時(shí)雨滴豎直下落速度約為12m/s。據(jù)此估算該壓強(qiáng)為(雨滴撞擊睡蓮后無反彈

11、，不計(jì)雨滴重力，雨水的密度為1103kg/m3)()A0.15PaC1.5PaB0.54PaD5.4Pa3解析：選A設(shè)圓柱形水杯的橫截面積為S，則水杯中水的質(zhì)量為mV11034510S45S，由動(dòng)量定理可得：Ftmv，而p，所以pPa0.15Pa，A正確。v2v22ghFt2ttvtFmv45S12SStS36002.如圖所示為噴泉中噴出的水柱，把一個(gè)質(zhì)量為M的垃圾桶倒立在空m定的質(zhì)量增率(即單位時(shí)間噴出的質(zhì)量)t從地下射向垃圾桶。求垃圾桶可柱噴到桶底后以相同的速率反彈)。解析：設(shè)垃圾桶可停留的最大高度為h，水柱到達(dá)高處h的速度為vt，t0得vt2v022gh由動(dòng)量定理得，在極短時(shí)間t內(nèi)，水受

12、到的沖量為m中，水以速率v0、恒停留的最大高度(水則v22ghmm解得F2tvt2t據(jù)題意有FMg0v2M2gt2g8m聯(lián)立解得h02。v2M2gt2g8m答案：023根據(jù)量子理論，光子的能量E與動(dòng)量p之間的關(guān)系式為Epc，其中c表示光速，由于光子有動(dòng)量，照到物體表面的光子被物體吸收或反射時(shí)都會對物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”，用I表示。(1)一臺二氧化碳?xì)怏w激光器發(fā)出的激光，功率為P0，射出的光束的橫截面積為S，當(dāng)它垂直照射到一物體表面并被物體全部反射時(shí)，激光對物體表面的壓力F2pN，其中p表示光子的動(dòng)量，N表示單位時(shí)間內(nèi)激光器射出的光子數(shù)，試用P0和S表示該束激光對物體產(chǎn)生的光壓；(2)有人

13、設(shè)想在宇宙探測中用光為動(dòng)力推動(dòng)探測器加速，探測器上安裝有面積極大、反射率極高的薄膜，并讓它正對太陽，已知太陽光照射薄膜時(shí)每平方米面積上的輻射功率為1.35103W，探測器和薄膜的總質(zhì)量為m100kg，薄膜面積為4104m2，c3108m/s，求此時(shí)探測器的加速度大小。解析：(1)在單位時(shí)間內(nèi)，功率為P0的激光的總能量為P01sNENpcP0所以pNc由題意可知，激光對物體表面的壓力F2pNF2P故激光對物體產(chǎn)生的光壓IScS0。(2)由(1)可知IcS2P021.3510331081Pa9106Pa所以探測器受到的光的總壓力FNIS膜對探測器應(yīng)用牛頓第二定律有FNma故此時(shí)探測器的加速度aIS

14、膜m/s23.6103m/s2。2P0cS(2)3.6103m/s2m100答案：(1)融會貫通兩類流體運(yùn)動(dòng)模型“吸收模型”流體與被碰物質(zhì)接觸后速度為零“反彈模型”流體與被碰物質(zhì)接觸后以原速率反彈設(shè)時(shí)間t內(nèi)流體與被碰物質(zhì)相碰的“粒子”數(shù)為n，每個(gè)“粒子”的動(dòng)量為p，被碰物質(zhì)對“粒子”的作用力為F，以作用力的方向?yàn)檎?，則“吸收模型”滿足Ft0n(p)，“反彈模型”滿足Ftnpn(p)。“反彈模型”的動(dòng)量變化量為“吸收模型”的動(dòng)量變化量的2倍，解題時(shí)一定要明確模型，避免錯(cuò)誤1動(dòng)量是矢量，其方向與物體的速度方向相同，動(dòng)量變化量也是矢量，其方向與物體速度變化量的方向相同。2力與物體運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，該力

15、不做功，但該力的沖量不為零。3動(dòng)量定理中物體動(dòng)量的改變量等于合外力的沖量，包括物體重力的沖量。4動(dòng)量定理是矢量方程，列方程時(shí)應(yīng)選取正方向，且力和速度必須選同一正方向。課堂綜合訓(xùn)練1.在一光滑的水平面上，有一輕質(zhì)彈簧，彈簧一端固定在豎直墻壁體A，已知物體A的質(zhì)量mA4kg，如圖所示?，F(xiàn)用一水平力F作用上，另一端緊靠著一物在物體A上，并向左壓縮彈簧，力F做功50J后(彈簧仍處在彈性限度內(nèi))，突然撤去力F，物體A從靜止開始運(yùn)動(dòng)。則當(dāng)撤去力F后，彈簧彈力對物體A的沖量大小為()A20NsC25NsB50NsD40Ns1解析：選A根據(jù)題意知，撤去力F時(shí)，彈簧具有的彈性勢能為Ep50J，根據(jù)機(jī)械能守恒定律

16、得Ep2mv2，解得物體A離開彈簧的速度為v5m/s，根據(jù)動(dòng)量定理得Imv045Ns20Ns，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。2高空作業(yè)須系安全帶，如果質(zhì)量為m的高空作業(yè)人員不慎跌落，從開始跌落到安全帶對人剛產(chǎn)生作用力前人下落的距離為h(可視為自由落體運(yùn)動(dòng))，此后經(jīng)歷時(shí)間t安全帶達(dá)到最大伸長，若在此過程中該作用力始終豎直向上，則該段時(shí)間安全帶對人的平均作用力大小為()A.mgB.mgtmgtmgm2ghtmghC.m2ghtmghD.tmg。方法二：由動(dòng)量定理得(mgF)t解析：選A設(shè)高空作業(yè)人員自由下落h時(shí)的速度為v，則v22gh，得v2gh。方法一：設(shè)安全帶對人的平m2gh均作用力為F，由牛頓第二

17、定律得Fmgma，又vat，解得F0mv，解得Fm2ghtmg。選項(xiàng)A正確。3.(2019濟(jì)南調(diào)研)如圖所示，豎直面內(nèi)有一個(gè)固定圓環(huán)，MN是圓環(huán)在根光滑滑軌MP、QN的端點(diǎn)都在圓周上，MPQN。將兩個(gè)完全相同的小滑點(diǎn)無初速度釋放，在它們各自沿滑軌MP、QN運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)上的過程中，下豎直方向上的直徑。兩塊a、b分別從M、Q列說法中正確的是設(shè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，根據(jù)x0t，得tvs2()A合力對兩滑塊的沖量大小相同B重力對a滑塊的沖量較大C彈力對a滑塊的沖量較小D兩滑塊的動(dòng)量變化大小相同解析：選C題圖所示是“等時(shí)圓”模型，即兩滑塊同時(shí)到達(dá)圓環(huán)上。合力Fmgsin(為滑軌在水平方向的傾角)，由題圖可得，F(xiàn)

18、aFb，因此合力對a滑塊的沖量較大，a滑塊的動(dòng)量變化也大；重力對兩滑塊的沖量大小、方向都相同；彈力FNmgcos，F(xiàn)NaFNb，因此彈力對a滑塊的沖量較小。故選項(xiàng)C正確。4(多選)在光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量均為2kg的質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)a在水平恒力Fa4N作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)4s，質(zhì)點(diǎn)b在水平恒力Fb4N作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)4m，比較a、b兩質(zhì)點(diǎn)所經(jīng)歷的過程，下列說法正確的是()A質(zhì)點(diǎn)a的位移比質(zhì)點(diǎn)b的位移大B質(zhì)點(diǎn)a的末速度比質(zhì)點(diǎn)b的末速度小C力Fa做的功比力Fb做的功多D力Fa的沖量比力Fb的沖量小11FFtaa解析：選AC質(zhì)點(diǎn)a的位移xa2at22mta216m，A正確；由動(dòng)量定理得Fatamva，vama8m/s，1由動(dòng)能定理得Fbxb2mvb2，解得vb4m/s，B錯(cuò)誤；力Fa做的功WaFaxa64J，力Fb做的功WbFbxb16J，C正確；力Fa的沖量IaFata16Ns，力Fb的沖量Ibpbm(vb0