高考物理一輪復習教科版課件第六章碰撞與動量守恒基礎課1

[高考導航]考點內容要求高考(全國卷)三年命題情況對照分析201520162017動量、動量定理、動量守恒定律及其應用ⅡⅠ卷·T35(2)：動量守恒和能量守恒Ⅱ卷·T35(2)：動量守恒和能量守恒Ⅰ卷·T35(2)：動量定理和能量觀點Ⅱ卷·T35(2)：動量守恒和能量守恒Ⅲ卷·T35(2)：動量守恒和能量守恒

Ⅰ卷·T14：動量守恒定律的應用Ⅲ卷·T20：動量定理的應用彈性碰撞和非彈性碰撞Ⅰ實驗七：驗證動量守恒定律

說明：只限于一維

基礎課1動量和動量定理動量1.定義：運動物體的質量和______的乘積叫做物體的動量，通常用p來表示。2.表達式：p＝_____。3.單位：______。4.標矢性：動量是矢量，其方向和______方向相同。5.動量的改變量：Δp＝p′－p知識排查速度mvkg·m/s速度沖量1.定義：力和力的_________的乘積叫做這個力的沖量。

公式：I＝_____。2.單位：_______，符號是_____。3.方向：沖量是矢量，沖量的方向與力的方向______。作用時間Ft?！っ隢·s相同動量定理1.內容：物體所受_______的沖量等于物體______的變化。2.表達式：Ft＝mv′－mv＝p′－p。3.矢量性：動量變化量的方向與________的方向相同，可以在某一方向上用動量定理。合外力動量合外力小題速練1.(2018·四川成都市診斷性檢測)(多選)關于動量和沖量，下列說法正確的是(

) A.物體所受合外力的沖量的方向與物體動量的方向相同 B.物體所受合外力的沖量等于物體動量的變化 C.物體所受合外力的沖量等于物體的動量 D.物體動量的方向與物體的運動方向相同

解析

物體所受合外力的沖量的方向與合外力的方向相同，與物體動量變化量的方向相同，與動量的方向不一定相同，故選項A錯誤；由動量定理可知，物體所受合外力的沖量等于物體動量的變化，故選項B正確，C錯誤；物體的動量p＝mv，故物體動量的方向與物體的運動方向相同，選項D正確。

答案BD2.[教科版選修3－5·P10·T2改編](多選)如圖1所示，把重物G壓在紙帶上，用一水平力緩慢拉動紙帶，重物跟著一起運動，若迅速拉動紙帶，紙帶將會從重物下抽出，解釋這些現(xiàn)象的正確說法是(

)

A.在緩慢拉動紙帶時，重物和紙帶間的摩擦力小 B.在迅速拉動紙帶時，紙帶給重物的摩擦力大 C.在緩慢拉動紙帶時，紙帶給重物的沖量大 D.在迅速拉動紙帶時，紙帶給重物的沖量小圖1解析在緩慢拉動紙帶時，重物與紙帶之間是靜摩擦力，在迅速拉動紙帶時，它們之間是滑動摩擦力，靜摩擦力與滑動摩擦力可認為相同，但滑動摩擦力大于一般的靜摩擦力。緩慢拉動紙帶時，作用時間長，摩擦力的沖量大，重物的動量變化大，所以重物跟隨紙帶一起運動；迅速拉動紙帶時，作用時間短，滑動摩擦力的沖量小，重物的動量變化小，所以重物幾乎不動。答案CD沖量、動量及動量變化的計算1.沖量的計算方法(1)計算沖量可以使用定義式I＝Ft求解，此方法僅限于恒力的沖量，無需考慮物體的運動狀態(tài)。(2)利用F－t圖像計算，F(xiàn)－t圍成的面積可以表示沖量，該種方法可以計算變力的沖量。2.動量、動能、動量變化量的比較1.(多選)對任何一個固定質量的物體，下列說法正確的是(

) A.物體的動量發(fā)生變化，其動能一定發(fā)生變化 B.物體的動量發(fā)生變化，其動能不一定發(fā)生變化 C.物體的動能發(fā)生變化，其動量一定發(fā)生變化 D.物體的動能發(fā)生變化，其動量不一定發(fā)生變化

解析

物體的動量發(fā)生變化，可能是方向改變也可能是大小改變，所以物體的動能不一定發(fā)生變化，故選項A錯誤，B正確；物體的動能變化，速度大小一定變化，則動量一定發(fā)生變化，故選項C正確，D錯誤。

答案

BC2.(2018·河南鄭州市調研)(多選)如圖2所示，兩個質量相等的物體在同一高度沿傾角不同的兩個光滑斜面由靜止開始自由下滑，不計空氣阻力，在它們到達斜面底端的過程中(

)

圖2 A.重力的沖量相同

B.斜面彈力的沖量不同 C.斜面彈力的沖量均為零

D.合力的沖量不同答案BD3.(2018·安徽合肥一模)質量為0.2kg的球豎直向下以6m/s的速度落至水平地面，再以4m/s的速度反向彈回。取豎直向上為正方向，在小球與地面接觸的時間內，關于球的動量變化量Δp和合外力對小球做的功W，下列說法正確的是(

) A.Δp＝2kg·m/s

W＝－2J B.Δp＝－2kg·m/s

W＝2J C.Δp＝0.4kg·m/s

W＝－2J D.Δp＝－0.4kg·m/s

W＝2J解析取豎直向上為正方向，則小球與地面碰撞過程中動量的變化量Δp＝mv2－mv1＝0.2×4kg·m/s－0.2×(－6)kg·m/s＝2kg·m/s，方向豎直向上。答案A4.(2017·全國卷Ⅲ，20)(多選)一質量為2kg的物塊在合外力F的作用下從靜止開始沿直線運動。F隨時間t變化的圖線如圖3所示，則(

) A.t＝1s時物塊的速率為1m/s

B.t＝2s時物塊的動量大小為4kg·m/s C.t＝3s時物塊的動量大小為5kg·m/s D.t＝4s時物塊的速度為零圖3答案AB動量定理的理解和應用1.理解動量定理的要點 (1)應用動量定理時研究對象既可以是單一物體，也可以是系統(tǒng)，當為系統(tǒng)時不考慮內力的沖量。 (2)求合力的沖量的方法有兩種：第一先求合力再求合力沖量，第二求出每個力的沖量再對沖量求矢量和。 (3)動量定理是矢量式，列方程之前先規(guī)定正方向。2.用動量定理解釋現(xiàn)象 (1)Δp一定時，F(xiàn)的作用時間越短，力就越大；時間越長，力就越小。 (2)F一定，此時力的作用時間越長，Δp就越大；力的作用時間越短，Δp就越小。

分析問題時，要把哪個量一定，哪個量變化搞清楚。3.動量定理的兩個重要應用 (1)應用I＝Δp求變力的沖量。 (2)應用Δp＝FΔt求動量的變化量。【典例】一輛轎車強行超車時，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0.5m，據(jù)測算兩車相撞前速率約為30m/s。則： (1)試求車禍中車內質量約60kg的人受到的平均沖力是多大？ (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間是1s，求這時人體受到的平均沖力為多大？答案(1)5.4×104N

(2)1.8×103N用動量定理解題的基本思路1.下列解釋中正確的是(

) A.跳高時，在落地處墊海綿是為了減小沖量 B.在碼頭上裝橡皮輪胎，是為了減小渡船靠岸過程受到的沖量 C.動量相同的兩個物體受相同的制動力作用，質量小的先停下來 D.人從越高的地方跳下，落地時越危險，是因為落地時人受到的沖量越大解析跳高時，在落地處墊海綿是為了延長作用時間減小沖力，不是減小沖量，故選項A錯誤；在碼頭上裝橡皮輪胎，是為了延長作用時間，從而減小沖力，不是減小沖量，故選項B錯誤；動量相同的兩個物體受相同的制動力作用，根據(jù)動量定理Ft＝mv，則知運動時間相等，故選項C錯誤；從越高的地方跳下，落地時速度越大，動量越大，則沖量越大，故選項D正確。答案D圖4解析根據(jù)動量定理得Δp＝mgt＝60×10×1kg·m/s＝600kg·m/s，故選項A正確。答案A3.質量為1kg的物體做直線運動，其速度—時間圖像如圖5所示。則物體在前10s內和后10s內所受外力的沖量分別是(

) A.10N·s，10N·s B.10N·s，－10N·s C.0，10N·s D.0，－10N·s圖5解析由圖像可知，在前10s內初、末狀態(tài)的動量相同，p1＝p2＝5kg·m/s，由動量定理知I1＝0；在后10s內末狀態(tài)的動量p3＝－5kg·m/s，由動量定理得I2＝p3－p2＝－10N·s，故選項D正確。答案D4.(多選)從2017年6月5日起至年底，蘭州交警采取五項措施部署預防較大道路交通事故工作。在交通事故中，汽車與拖車脫鉤有時發(fā)生。如圖6所示，質量為M的汽車帶著質量為m的拖車在平直公路上以加速度a勻加速前進，當速度為v0時拖車突然與汽車脫鉤，到拖車停下瞬間司機才發(fā)現(xiàn)。若汽車的牽引力一直未變，車與路面間的動摩擦因數(shù)為μ，那么從脫鉤到拖車剛停下的過程中，下列說法正確的是(

)

圖6答案CD應用動量定理解決流體問題，建立“柱狀模型”對于“連續(xù)”質點系發(fā)生持續(xù)作用，物體動量(或其他量)連續(xù)發(fā)生變化這類問題的處理思路是：正確選取研究對象，即選取很短時間Δt內動量(或其他量)發(fā)生變化的那部分物體作為研究對象，建立如下的“柱狀模型”：在時間Δt內所選取的研究對象均分布在以S為截面積、長為vΔt的柱體內，這部分質點的質量為Δm＝ρSvΔt，以這部分質量為研究對象，研究它在Δt時間內動量(或其他量)的變化情況，再根據(jù)動量定理(或其他規(guī)律)求出有關的物理量。模型一流體類問題流體及其特點通常液體流、氣體流等被廣義地視為“流體”，質量具有連續(xù)性，通常已知密度ρ分析步驟1建立“柱狀”模型，沿流速v的方向選取一段柱形流體，其橫截面積為S2微元研究，作用時間Δt內的一段柱形流體的長度為Δl，對應的質量為Δm＝ρSvΔt3建立方程，應用動量定理研究這段柱狀流體【例1】

[2016·全國卷Ⅰ，35(2)]某游樂園入口旁有一噴泉，噴出的水柱將一質量為M的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中。為計算方便起見，假設水柱從橫截面積為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ρ，重力加速度大小為g。求 (ⅰ)噴泉單位時間內噴出的水的質量； (ⅱ)玩具在空中懸停時，其底面相對于噴口的高度。解析(ⅰ)在剛噴出一段很短的Δt時間內，可認為噴出的水柱保持速度v0不變。該時間內，噴出水柱高度Δl＝v0Δt①噴出水柱質量Δm＝ρΔV②其中ΔV為水柱體積，滿足ΔV＝ΔlS③由①②③可得：噴泉單位時間內噴出的水的質量為(ⅱ)設玩具底面相對于噴口的高度為h由玩具受力平衡得F沖＝Mg④其中，F(xiàn)沖為水柱對玩具底部柱的作用力由牛頓第三定律知F壓＝F沖⑤其中，F(xiàn)壓為玩具底部對水柱的作用力，v′為水柱到達玩具底部時的速度由運動學公式得v′2－v＝－2gh⑥在很短Δt時間內，沖擊玩具水柱的質量為ΔmΔm＝ρv0SΔt⑦由題意可知，在豎直方向上，對該部分水柱應用動量定理得－(F壓＋Δmg)Δt＝－Δmv′⑧由于Δt很小，Δmg也很小，可以忽略，⑧式變?yōu)镕壓Δt＝Δmv′⑨將動量定理應用于流體時，應在任意時刻Δt時從流管中取出一個在流動方向上的截面1和2圍起來的柱體體積ΔV，在此柱體內截取一微小流束Δl，將“無形”流體變?yōu)椤坝行巍睂嵨铴，則在Δt時間內質量為Δm的柱形流體的動量變化為Δp，即F·Δt＝Δmv2－Δmv1。

模型二微粒類問題微粒及其特點通常電子流、光子流、塵埃等被廣義地視為“微粒”，質量具有獨立性，通常給出單位體積內