第十單元?jiǎng)恿恐v義上海市高三物理二輪專題等級總復(fù)習(xí)精講

第十單元?jiǎng)恿磕夸汿OC\o"13"\h\u第1講動量、沖量、動量定理 1第2講動量守恒定律及應(yīng)用 8第3講實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證動量守恒定律 15課標(biāo)要求:1.理解沖量和動量。通過理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn),理解動量定理和動量守恒定律,能用其解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。知道動量守恒定律的普適性。2.通過實(shí)驗(yàn),了解彈性碰撞和非彈性碰撞的特點(diǎn)。定量分析一維碰撞問題并能解釋生產(chǎn)生活中的彈性碰撞和非彈性碰撞現(xiàn)象。3.體會用守恒定律分析物理問題的方法,體會自然界的和諧與統(tǒng)一。知識結(jié)構(gòu)第1講動量、沖量、動量定理內(nèi)容梳理【概念規(guī)律】一、動量物體的質(zhì)量與速度的乘積,描述物理運(yùn)動狀態(tài)的物理量,是矢量,其方向與__________的方向相同。公式____________________:,單位:__________。(1)瞬時(shí)性：動量是指物體在某一時(shí)刻的動量,對應(yīng)著這一時(shí)刻的__________。(2)矢量性：動量的方向與物體的__________的方向相同。(3)相對性：由于物體的速度與參考系有關(guān),因此動量也與參考系有關(guān)。通常,物體的動量是相對于地球而言的。動量的變化量:當(dāng)物體的運(yùn)動狀態(tài)由狀態(tài)1變化為狀態(tài)2時(shí),其末動量與初動量的矢量之差,稱為動量的變化,即Δp由于動量是矢量,動量的變化量也是矢量,動量的運(yùn)算遵循__________。二、沖量力F與力的作用時(shí)間t的乘積,是一個(gè)過程量,表示力在時(shí)間上積累的效應(yīng)。公式:____________________,單位:__________。(1)矢量性:力的方向不變時(shí),沖量的方向與力的方向一致;當(dāng)力的方向變化時(shí),沖量的方向與__________的方向一致(動量定理說明)。(2)過程量:沖量是指力對物體作用一段時(shí)間的積累下效應(yīng),與位移沒有直接關(guān)系。(3)絕對性:力與時(shí)間與參考系的選擇無關(guān),因此沖量與參考系的選取無關(guān)。三、動量定理物體所受合外力的沖量等于它的動量的變化,或物體所受各個(gè)力的沖量等于物體的動量的變化。公式:I(1)沖量的大小總等于動量改變量的大小,沖量的方向總跟動量改變量的方向一致。(2)F可以是恒力也可以變力,動量定理通常用來解決碰撞、打擊一類問題。(3)適用范圍:受力也可以為恒力,也可以為變力,運(yùn)動軌跡可以為直線,也可以為曲線,運(yùn)動時(shí)間可長可短,動量定理都適用。答案:一、速度p=mvkg?ms二、I=Ft【問題情境舉隅】體育運(yùn)動中的動量定理足球、籃球、乒乓球等球類運(yùn)動,通過不同角度的撞擊使球的動量發(fā)生改變。在跳躍過程中劇烈的動量變化都會人體造成一定的瞬時(shí)沖擊,過大的沖擊力會損害到人體的健康。因此排球運(yùn)動員在撲球時(shí),通過延長與地作用的時(shí)間,減少與地的沖擊力以避免受傷。高空墜物從高空落下的物體由于有很大的速度,因此物體的動量也很大,落到地面上沖擊力也隨之增加,因此會帶來較大的危害。道路事故中的碰撞車輛在行駛過程中,超載、超速都會使車輛動量變大,從而失去安全控制撞擊物體產(chǎn)生很大的破壞性,碰撞中動量變化大,產(chǎn)生的沖擊力大。因此一般轎車上還配備有安全帶和安全氣囊,一旦車發(fā)生嚴(yán)重撞擊時(shí)起到對車內(nèi)人員的保護(hù)作用?！傲黧w模型”對于多個(gè)物體的連續(xù)撞擊,例如液體流、氣體流、粒子流等,因其與外界作用具有一定的連續(xù)性,持續(xù)的撞擊可以形成穩(wěn)定的沖擊力。關(guān)鍵點(diǎn)撥利用F?【例題1】一質(zhì)量為1kg的質(zhì)點(diǎn)靜止于光滑水平面上,從t=0時(shí)刻開始,受到如圖所示的水平外力作用,則 A.第1s末質(zhì)點(diǎn)的速度大小為2m/sB.第2s末質(zhì)點(diǎn)的動量大小為6kg?m/sC.第1s內(nèi)與第2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動量增加量之比為1:2D.第1s內(nèi)與第2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動能增加量之比為1:1課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！军c(diǎn)撥1】1.沖量的特點(diǎn)時(shí)間性:沖量大小由力和力作用的時(shí)間共同決定。矢量性：對于方向恒定的力,沖量的方向與力的方向一致。2.動量計(jì)算的方法公式法:利用I=圖像法:利用F?t圖像計(jì)算,F?動量定理法:如果物體收到大小或方向變化的力的作用,可以利用動量定理I=Δ動量定理的應(yīng)用【例題2】一個(gè)質(zhì)量為0.18kg的壘球,以15m/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)?5m/s,設(shè)球棒與壘球的作用時(shí)間為0.01s。則 ()A.球棒對壘球的平均作用力大小為360N B.球棒對壘球的平均作用力大小為900NC.球棒對壘球做的功為900J D.球棒對壘球做的功為110.25J課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！军c(diǎn)撥2】應(yīng)用動量定理的基本思路1.確定研究對象:一般為單個(gè)物體,有時(shí)候也可以研究幾個(gè)物體組成的系統(tǒng);2.進(jìn)行受力分析:求每個(gè)力的沖量,再求合沖量或先求合力,再求合沖量;3.分析初、末狀態(tài):選取正方向,確定初、末狀態(tài)的動量和沖量的方向;4.列方程：根據(jù)動量定理列方程求解。過關(guān)演練【經(jīng)典過關(guān)】下列說法中正確的是 ()A.質(zhì)量一定的物體,若動量發(fā)生變化,則動能一定變化B.質(zhì)量一定的物體若動能發(fā)生變化,則動量一定變化C.做勻速圓周運(yùn)動的物體,其動能和動量都保持不變D.一個(gè)力對物體有沖量,則該力一定會對物體做功2.光滑的水平面上,原來靜止的物體在水平力F的作用下,經(jīng)過時(shí)間t、通過位移L后,動量變?yōu)閜、動能變?yōu)镋k。以下說法中正確的是 A.在力F的作用下,這個(gè)物體若是經(jīng)過位移3L,其動量將等于B.在力F的作用下,這個(gè)物體若是經(jīng)過時(shí)間3t,其動量將等于C.在力F的作用下,這個(gè)物體若是經(jīng)過時(shí)間3t,其動能將等于D.在力F的作用下,這個(gè)物體若是經(jīng)過位移3L,其動能將等于3.原來靜止的物體受合力作用時(shí)間為2t0,作用力隨時(shí)間的變化情況如圖所示,則A.0～t0時(shí)間內(nèi)物體的動量變化與B.0～t0時(shí)間內(nèi)物體的平均速率與C.t=2t0D.t04.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剛產(chǎn)生作用前人下落的距離為?(可視為自由落體運(yùn)動)。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.m2g?t+mg B.m2【綜合演練】5.運(yùn)動員在高處落下時(shí),腳底在接觸地面瞬間受到的沖擊力是人體自身重力的數(shù)倍,可能會對運(yùn)動員的身體造成傷害。為探究這個(gè)問題,實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)利用落錘沖擊的方式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),即通過一定質(zhì)量的重物從某一高度自由下落沖擊地面來模擬人體落地時(shí)的情況。重物與地面的形變很小,可忽略不計(jì)。g取10m/s重物(包括傳感器)的質(zhì)量m8.5重物下落高度H45重物反彈高度?20最大沖擊力F850重物與地面接觸時(shí)間t0.1根據(jù)該小組同學(xué)的測量,可以計(jì)算出重物下落時(shí)與地面接觸前的速度大小為__________;物體在受到地面的最大沖擊力時(shí)的加速度大小為:__________,方向:__________。在此過程中,重物受到的地面施加的平均作用力是重物所受重力的__________倍。該小組通過該研究提出:如果運(yùn)動從某一確定高度由靜止豎直跳下,為減小腳底在與地面接觸過程中受到的沖擊力,可采取一定的措施以避免人體受到傷害。請你提供一種可行的方法并說明理由。____________________________________________________________________________________________________第2講動量守恒定律及應(yīng)用內(nèi)容梳理【概念規(guī)律】一、動量1.動量守恒定律的內(nèi)容如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力,或者所受外力的合力為__________,這個(gè)系統(tǒng)的總動量保持不變,這就是動量守恒定律。動量守恒的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:__________。2.動量守恒定律成立的條件(1)系統(tǒng)不受外力作用時(shí),系統(tǒng)動量守恒;(2)系統(tǒng)所受外力之和為零時(shí),系統(tǒng)動量守恒;(3)系統(tǒng)所受合外力雖然不為零,但系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí),如碰撞爆炸等現(xiàn)象,系統(tǒng)的動量可看成近似守恒;(4)某一方向守恒:若系統(tǒng)在某一方向上外力合力為0,則系統(tǒng)在__________動量守恒,但是動量不守恒。答案:1.零m2.該方向上【問題情境舉隅】碰撞現(xiàn)象錘子擊打釘子,臺球間的撞擊,足球運(yùn)動員身體間的合理沖撞,火車車廂間的掛接,對撞機(jī)中微觀粒子的碰撞等。這類現(xiàn)象中,相互作用情況復(fù)雜,力的作用時(shí)間短,通常可以從通過動量的角度加以分析。反沖現(xiàn)象火箭攜帶的燃料火箭攜帶的燃料燃燒后產(chǎn)生氣體,這些高溫、高壓的氣體以很大的速度從尾部向后噴出,將火箭推向前方。爆炸炸藥在引爆后,由于爆炸是在極短時(shí)間內(nèi)完成的,爆炸物之間的相互作用力遠(yuǎn)大于受到的外力,所以在爆炸過程中,系統(tǒng)的總動量守恒。關(guān)鍵點(diǎn)撥碰撞現(xiàn)象【例題1】如圖,大小相同的擺球a和b的質(zhì)量都為m,擺長相同,并排懸掛,平衡時(shí)兩球剛好接觸,現(xiàn)將擺球a向左邊拉開一小角度后釋放,若兩球的碰撞是彈性的,則 ()A.第一次碰撞后的瞬間,兩球的速度大小相等B.第一次碰撞后的瞬間,兩球的動量大小相等C.第一次碰撞后,兩球的最大擺角不相同D.發(fā)生第二次碰撞時(shí),兩球在各自的平衡位置課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！军c(diǎn)撥1】兩球發(fā)生彈性碰撞時(shí)應(yīng)滿足動量守恒和機(jī)械能守恒。以質(zhì)量為m1、速度為v1的小球與質(zhì)量為則有m1v1=m解得:v結(jié)論:(1)當(dāng)m1=m(2)當(dāng)m1>m2時(shí),(3)當(dāng)m1<m(4)當(dāng)m1?m(5)當(dāng)m1?m反沖現(xiàn)象【例題2】如圖所示,武裝直升機(jī)的旋翼槳盤面積(槳葉旋轉(zhuǎn)形成的圓面面積)為S,空氣密度為ρ,直升機(jī)質(zhì)量為m,重力加速度為g。當(dāng)直升機(jī)向上勻速運(yùn)動時(shí),假設(shè)空氣阻力恒為f,空氣浮力不計(jì),風(fēng)力的影響也不計(jì),則 ()A.直升機(jī)懸停時(shí)受到的升力大小為mgB.直升機(jī)向上勻速運(yùn)動時(shí),1s內(nèi)被螺旋槳推動的空氣質(zhì)量為mgC.直升機(jī)向上勻速運(yùn)動時(shí),1s內(nèi)被螺旋槳推動的空氣質(zhì)量為(D.直升機(jī)向上勻速運(yùn)動時(shí),1s內(nèi)發(fā)動機(jī)做的功為m課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！军c(diǎn)撥2】反沖運(yùn)動的原理：反沖運(yùn)動是系統(tǒng)內(nèi)兩物體之間的作用力和反作用力的效果。動量守恒:反沖運(yùn)動中系統(tǒng)不受外力作用或內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力,所以反沖運(yùn)動遵循動量守恒定律。機(jī)械能不守恒:反沖運(yùn)動中,由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,所以系統(tǒng)的機(jī)械能增加。過關(guān)演練【經(jīng)典過關(guān)】1.質(zhì)量m=30kg的同學(xué)站在質(zhì)量M=150kg的車的一端,車長L=3m,相對于地面靜止。若車與地面間的摩擦忽略不計(jì),則該同學(xué)由車的一端走到另一端的過程中,車將 A.后退0.25m B.后退0.3m C.后退0.5m D.一直勻速后退2.2022年2月5日,北京冬奧會短道速滑項(xiàng)目在首都體育館開賽,中國隊(duì)以2分37秒348奪得混合團(tuán)體冠軍,比賽中“接棒”運(yùn)動員(稱為“甲”)在前面滑行,“交棒”運(yùn)動員(稱為“乙”)從后面用力推前方“接棒”運(yùn)動員完成接力過程,如圖所示。假設(shè)交接棒過程中兩運(yùn)動員的速度方向均在同一直線上,忽略運(yùn)動員與冰面之間的摩擦。在交接棒過程 ()A.乙對甲的作用力大于甲對乙的作用力B.甲、乙兩運(yùn)動員相互作用力的沖量之和一定等于零C.甲、乙兩運(yùn)動員相互作用力做功之和一定等于零D.甲、乙兩運(yùn)動員組成的系統(tǒng)動量和機(jī)械能均守恒3.我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征四號乙”運(yùn)載火箭成功發(fā)射首顆X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星“慧眼”。假設(shè)將發(fā)射火箭看成如下模型：靜止的實(shí)驗(yàn)火箭,總質(zhì)量為M=2100g。當(dāng)它以對地速度為v0=840m/s噴出質(zhì)量為ΔA.42m/s B.?42m/s C.40m/s D.?40m/s4.一沙袋用無彈性輕細(xì)繩懸于O點(diǎn),開始時(shí)沙袋處于靜止?fàn)顟B(tài),一彈丸以水平速度v0擊中沙袋后未穿出,兩者共同擺動。若彈丸質(zhì)量為m,砂袋質(zhì)量為5m,彈丸和沙袋形狀大小忽略不計(jì),彈丸擊中沙袋后漏出的沙子質(zhì)量忽略不計(jì),不計(jì)空氣阻力,重力加速度為求:(1)彈丸打入沙袋過程中所產(chǎn)生的熱量;(2)沙袋和彈丸一起擺動所達(dá)到的最大高度?！揪C合演練】5.我國的快遞行業(yè)相當(dāng)繁榮和完善,不但每年可以處理上百億件的包裹，而且對于新興配送方式和技術(shù)也一直都在大力探索。某科技公司試點(diǎn)無人機(jī)配送服務(wù),讓貨物通過空中運(yùn)送的方式抵達(dá)消費(fèi)者的身邊。(1)圖中的無人機(jī)懸浮在空中,可知螺旋槳對空氣的作用力方向?yàn)開_________。若無人機(jī)沿著虛線方向加速上升,則對無人機(jī)受力分析正確的是 ()(2)某次配送過程中,無人機(jī)沿豎直方向運(yùn)動,v?t圖像如圖所示,取豎直向上為正方向,則A.0～1s內(nèi)的加速度大于1s～2s內(nèi)的加速度B.1s～2s內(nèi)的加速度方向發(fā)生變化C.1s時(shí)距離地面的高度最大D.3s～4s內(nèi)無人機(jī)處于超重狀態(tài)(3)重1kg的無人機(jī)吊著2kg的貨物懸浮在離地20m的空中,某時(shí)吊掛的物資突然脫落,空氣對無人機(jī)的作用力始終不變,不計(jì)物資受到的空氣作用力,則:①從物資脫落到物資落地前的時(shí)間內(nèi),貨物在運(yùn)動過程中速度的變化量 ()A.大小相等,方向相同 B.不斷增加,方向不變C.不斷增加,方向越來越偏向豎直向下 D.大小不相等,方向變化②脫落的物資和無人機(jī)組成的系統(tǒng)的動量 ()A.為零 B.方向豎直向上 C.方向豎直向下 D.隨時(shí)間變化(3)物體落地的速度為__________,此時(shí)無人機(jī)的速度為__________;假設(shè)貨物落地時(shí)經(jīng)過0.1s速度變?yōu)榱?則這段時(shí)間內(nèi)地面對貨物的平均作用力為__________。第3講實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證動量守恒定律內(nèi)容梳理【概念規(guī)律】1.實(shí)驗(yàn)原理與方案兩個(gè)物體相互作用的過程中,若系統(tǒng)外力可以忽略,相互作用前、后系統(tǒng)的動量守恒。只研究最簡單的一維情況(即兩個(gè)物體碰撞前后均沿同一直線運(yùn)動)。在一維碰撞中,測出相碰的兩物體的質(zhì)量m1、m2和碰撞前、后物體的速度v1、v22.實(shí)驗(yàn)裝置與方法實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,所需的實(shí)驗(yàn)器材為:平直軌道,兩輛一端裝有彈性圈、一端裝有尼龍搭扣的小車,配重片若干,光電門傳感器2個(gè)。圖1驗(yàn)證動量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置盡量減小小車所受的阻力,通過增減配重片改變小車的質(zhì)量,利用光電門傳感器測量相互作用前、后兩小車的速度大小。3.實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)收集在水平軌道的合適位置安裝光電門傳感器,使其能準(zhǔn)確測量小車的速度大小。第一次