2025屆新教材高考物理一輪復(fù)習(xí)第六章動(dòng)量守恒定律第1節(jié)動(dòng)量和動(dòng)量定理學(xué)案新人教版

PAGE10-第六章動(dòng)量守恒定律素養(yǎng)導(dǎo)讀備考定向核心素養(yǎng)試題情境生活實(shí)踐類生產(chǎn)生活中的緩沖類問題,流體沖力問題,碰撞、爆炸、反沖問題學(xué)習(xí)探究類動(dòng)量定理的理解及應(yīng)用、利用動(dòng)量定理處理流體問題、動(dòng)量守恒定律的條件及應(yīng)用、碰撞模型的規(guī)律及應(yīng)用、人船模型類問題的處理方法、子彈打木塊模型及滑塊滑板模型問題考向預(yù)料本章內(nèi)容屬于高考考查的熱點(diǎn)和難點(diǎn),既有選擇題、又有計(jì)算題,還會(huì)與電磁感應(yīng)等學(xué)問結(jié)合?？疾榈脑敿?xì)內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:①對(duì)動(dòng)量、沖量、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律等學(xué)問的理解;②用動(dòng)量定理處理流體問題;③碰撞模型的應(yīng)用;④結(jié)合動(dòng)量守恒、能量守恒的綜合問題;⑤聯(lián)系動(dòng)量守恒,以力學(xué)綜合題的形式出現(xiàn);⑥爆炸、反沖類問題;⑦動(dòng)量在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用;⑧動(dòng)量守恒定律的相關(guān)試驗(yàn)第1節(jié)動(dòng)量和動(dòng)量定理必備學(xué)問預(yù)案自診學(xué)問梳理一、動(dòng)量1.定義:物體的質(zhì)量和的乘積。

2.表達(dá)式:p=mv。3.單位:。

4.標(biāo)矢性:動(dòng)量是矢量,其方向和方向相同。

留意:動(dòng)量是狀態(tài)量,與時(shí)刻或位置相對(duì)應(yīng)。二、動(dòng)量定理1.沖量(1)定義:力和力的作用的乘積。

(2)表達(dá)式:I=。

(3)單位:。

(4)標(biāo)矢性:沖量是矢量,恒力沖量的方向與力的方向。

留意:沖量是過程量,與時(shí)間或過程相對(duì)應(yīng)。2.動(dòng)量定理(1)內(nèi)容:物體在一個(gè)過程中所受力的等于它在這個(gè)過程始末的動(dòng)量變更量。

留意:“力”指的是合力。(2)表達(dá)式:Ft=。

考點(diǎn)自診1.推斷下列說法的正誤。(1)兩物體的動(dòng)量相等,動(dòng)能也肯定相等。()(2)動(dòng)量越大的物體、其質(zhì)量越大。()(3)動(dòng)量變更量的方向肯定與初動(dòng)量和末動(dòng)量的方向都不同。()(4)物體受到的合力的沖量不為零,物體的動(dòng)量肯定變更。()(5)物體受到的合力沖量的方向與末動(dòng)量方向肯定相同。()2.質(zhì)量為5kg的小球以5m/s的速度豎直落到地板上,隨后以3m/s的速度反向彈回,若取豎直向下的方向?yàn)檎较?則小球動(dòng)量的變更量為()A.10kg·m/sB.-10kg·m/sC.40kg·m/s D.-40kg·m/s3.下列關(guān)于物體的動(dòng)量和動(dòng)能的說法,正確的是()A.物體的動(dòng)量發(fā)生變更,其動(dòng)能肯定發(fā)生變更B.物體的動(dòng)能發(fā)生變更,其動(dòng)量肯定發(fā)生變更C.若兩個(gè)物體的動(dòng)量相同,則它們的動(dòng)能也肯定相同D.動(dòng)能大的物體,其動(dòng)量也肯定大4.(新教材人教版選擇性必修第一冊(cè)P10習(xí)題改編)曾經(jīng)有一則新聞報(bào)道,一名4歲兒童從3層高的樓房掉下來,被一名見義勇為的青年接住。假設(shè)兒童的質(zhì)量為15kg,下落的高度為9.8m,兒童與青年之間的相互作用時(shí)間為0.1s,重力加速度g取9.8m/s2,則青年對(duì)兒童的作用力有多大?關(guān)鍵實(shí)力學(xué)案突破考點(diǎn)一沖量和動(dòng)量(自主探究)1.動(dòng)量、動(dòng)能、動(dòng)量變更量的比較項(xiàng)目動(dòng)量動(dòng)能動(dòng)量變更量定義物體的質(zhì)量和速度的乘積物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量物體末動(dòng)量與初動(dòng)量的矢量差定義式p=mvEk=12mvΔp=p'-p矢標(biāo)性矢量標(biāo)量矢量特點(diǎn)狀態(tài)量狀態(tài)量過程量關(guān)聯(lián)方程Ek=p22m,Ek=12pv,p=2m2.沖量的四種計(jì)算方法公式法利用定義式I=Ft計(jì)算沖量,此方法僅適用于求恒力的沖量,無需考慮物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)圖像法利用F-t圖像計(jì)算,F-t圖像圍成的面積表示沖量,此法既可以計(jì)算恒力的沖量,也可以計(jì)算變力的沖量平均值法若力的方向不變,大小隨時(shí)間勻稱變更,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I=F1+F22t,F動(dòng)量定理法假如物體受到大小或方向變更的力的作用,則不能干脆用I=Ft求變力的沖量,可以求出該力作用下物體動(dòng)量的變更量,由I=Δp求變力的沖量對(duì)點(diǎn)演練1.(2024河南濮陽月考)墊球是排球運(yùn)動(dòng)中的迎擊動(dòng)作,是使來球從墊擊面上反彈出去的一項(xiàng)擊球技術(shù),若某次從墊擊面上反彈出去的豎直向上運(yùn)動(dòng)的排球,之后又落回到原位置,設(shè)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中排球所受空氣阻力大小不變,則()A.球從擊出到落回的時(shí)間內(nèi),重力的沖量為零B.球從擊出到落回的時(shí)間內(nèi),空氣阻力的沖量為零C.球上升階段空氣阻力的沖量小于下降階段空氣阻力的沖量D.球上升階段動(dòng)量的變更量等于下降階段動(dòng)量的變更量2.(2024安徽阜陽開學(xué)考試)質(zhì)量為m的物體沿平直的路面做直線運(yùn)動(dòng),其速度—時(shí)間圖像如圖所示。則此物體在0~t0和t0~2t0時(shí)間內(nèi)受到的合外力的沖量分別為()A.0-2mv0 B.mv00 C.02mv0 D.2mv003.(多選)(2024黑龍江哈爾濱高三三模)滑板運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)性的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。如圖所示,某滑板運(yùn)動(dòng)員從水平軌道的A點(diǎn)以初速度v0沖上一個(gè)固定的、光滑的14圓弧軌道,接著從圓弧軌道頂點(diǎn)B騰空而起到達(dá)空中C點(diǎn),然后又從C點(diǎn)平安落回B點(diǎn),此后又經(jīng)A點(diǎn)進(jìn)入水平粗糙軌道,滑到D點(diǎn)停下來。不計(jì)空氣阻力,則以下說法正確的是(A.從B到C與從C到B的過程中,滑板運(yùn)動(dòng)員所受重力的沖量相等B.從A到B和從B到A的兩個(gè)過程中,滑板運(yùn)動(dòng)員所受彈力的沖量之和為0C.滑板運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)沖上圓弧軌道到返回A點(diǎn)所受重力的沖量的大小等于2mv0D.整個(gè)過程中滑板運(yùn)動(dòng)員所受合力的總沖量的大小為mv0考點(diǎn)二動(dòng)量定理的理解及應(yīng)用(師生共研)1.動(dòng)量定理的理解(1)動(dòng)量定理表明沖量是使物體動(dòng)量發(fā)生變更的緣由,沖量是物體動(dòng)量變更的量度。這里所說的沖量必需是物體所受的合外力的沖量(或者說是物體所受各外力沖量的矢量和)。(2)動(dòng)量定理給出了沖量和動(dòng)量變更間的相互關(guān)系。(3)現(xiàn)代物理學(xué)把力定義為物體動(dòng)量的變更率:F=ΔpΔt(4)動(dòng)量定理的表達(dá)式F·Δt=Δp是矢量式,在一維的狀況下,各個(gè)矢量必需以同一個(gè)規(guī)定的方向?yàn)檎较?。運(yùn)用它分析問題時(shí)要特殊留意沖量、動(dòng)量及動(dòng)量變更量的方向,公式中的F是物體或系統(tǒng)所受的合力。(5)動(dòng)量定理不僅適用于恒定的力,也適用于隨時(shí)間變更的力。這種狀況下,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。2.應(yīng)用動(dòng)量定理說明的兩類物理現(xiàn)象(1)當(dāng)物體的動(dòng)量變更量肯定時(shí),力的作用時(shí)間Δt越短,力F就越大,力的作用時(shí)間Δt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。(2)當(dāng)作用力F肯定時(shí),力的作用時(shí)間Δt越長,動(dòng)量變更量Δp越大,力的作用時(shí)間Δt越短,動(dòng)量變更量Δp越小。3.動(dòng)量定理的應(yīng)用技巧(1)應(yīng)用I=Δp求變力的沖量假如物體受到大小或方向變更的力的作用,則不能干脆用I=Ft求沖量,可以求出該力作用下物體動(dòng)量的變更Δp,等效代換得出變力的沖量I。(2)應(yīng)用Δp=FΔt求動(dòng)量的變更例如,在曲線運(yùn)動(dòng)中,速度方向時(shí)刻在變更,求動(dòng)量變更(Δp=p2-p1)須要應(yīng)用矢量運(yùn)算方法,計(jì)算比較困難。假如作用力是恒力,可以求恒力的沖量,等效代換得出動(dòng)量的變更。【典例1】(2024全國卷Ⅱ)高空墜物極易對(duì)行人造成損害,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(duì)地面產(chǎn)生的沖擊力約為()A.10N B.102N C.103N D.104N解題指導(dǎo)審題關(guān)鍵詞句分析解讀從一居民樓的25層自由落體的高度約為72米碰撞時(shí)間約為2ms其次過程與地面作用,時(shí)間很短破題雞蛋起先過程可看成做自由落體運(yùn)動(dòng),能求落地前的速度;然后在彈力和重力共同作用下做變速運(yùn)動(dòng),這一過程力為變力,依據(jù)動(dòng)量定理求在作用時(shí)間內(nèi)的沖擊力的平均值。方法總結(jié)應(yīng)用動(dòng)量定理解題的步驟對(duì)點(diǎn)演練4.良好的學(xué)習(xí)、生活習(xí)慣對(duì)人的一生有重要意義。在居家期間有些同學(xué)常常躺著看手機(jī),出現(xiàn)了手機(jī)碰傷眼睛的狀況。若手機(jī)質(zhì)量為120g,從距離眼睛約20cm的高度自由掉落,遇到眼睛后手機(jī)未反彈,眼睛受到手機(jī)的沖擊時(shí)間約為0.15s,g取10m/s2,則手機(jī)對(duì)眼睛的沖擊力約為()A.0.24N B.0.28N C.2.4N D.2.8N5.(2024安徽六安月考)如圖甲所示,一質(zhì)量為1kg的物體在水平地面上處于靜止?fàn)顟B(tài)。一豎直方向的外力F作用在物體上,F隨時(shí)間變更的圖像如圖乙所示,t=4s時(shí)撤去外力F,重力加速度g取10m/s2,則以下說法正確的是()A.t=4s時(shí)物體速度為0B.上升過程中物體的最大速度為12m/sC.0到4s內(nèi)物體速度始終在增加D.撤去F后,物體還能上升1.25m考點(diǎn)三利用動(dòng)量定理處理流體問題(師生共研)應(yīng)用動(dòng)量定理求解流體沖擊力,關(guān)鍵是建構(gòu)柱體微元模型,詳細(xì)思路是:(1)在極短的時(shí)間Δt內(nèi),取一小柱體作為探討對(duì)象。(2)小柱體的體積ΔV=vSΔt(3)小柱體質(zhì)量Δm=ρΔV=ρvSΔt(4)小柱體的動(dòng)量變更Δp=vΔm=ρv2SΔt(5)應(yīng)用動(dòng)量定理FΔt=Δp【典例2】(2024海南卷)太空探測器常裝配離子發(fā)動(dòng)機(jī),其基本原理是將被電離的原子從發(fā)動(dòng)機(jī)尾部高速噴出,從而為探測器供應(yīng)推力,若某探測器質(zhì)量為490kg,離子以30km/s的速率(遠(yuǎn)大于探測器的飛行速率)向后噴出,流量為3.0×10-3g/s,則探測器獲得的平均推力大小為()A.1.47N B.0.147N C.0.09N D.0.009N方法技巧對(duì)于流體及微粒的動(dòng)量連續(xù)發(fā)生變更這類問題,關(guān)鍵是應(yīng)用微元法正確選取探討對(duì)象,即選取很短時(shí)間Δt內(nèi)動(dòng)量發(fā)生變更的那部分物質(zhì)作為探討對(duì)象,建構(gòu)柱體微元模型;探討對(duì)象分布在以S為截面積、長為vΔt的柱體內(nèi),質(zhì)量為Δm=ρSvΔt,分析它在Δt時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的變更狀況,再依據(jù)動(dòng)量定理求出有關(guān)的物理量。對(duì)點(diǎn)演練6.(2024湖南長沙高三月考)水刀切割具有精度高、無熱變形、無毛刺、無需二次加工以及節(jié)約材料等特點(diǎn),得到廣泛應(yīng)用。若橫截面直徑為d的水柱以速度v垂直打到要切割的鋼板上,遇到鋼板后水的速度減為零,已知水的密度為ρ,則鋼板受到水的沖力大小為()A.πρd2v B.πρd2v2 C.14πρd2vD.14πρd2v7.(2024山東臨沂月考)灌漿機(jī)可以將涂料以速度v持續(xù)噴在墻壁上,涂料打在墻壁上后完全附著在墻壁上。涂料的密度為ρ,墻壁上涂料厚度每秒增加u,不計(jì)涂料重力的作用,則噴涂料對(duì)墻產(chǎn)生的壓強(qiáng)為()A.ρuv B.ρuv C.ρvu D第六章動(dòng)量守恒定律第1節(jié)動(dòng)量和動(dòng)量定理必備學(xué)問·預(yù)案自診學(xué)問梳理一、動(dòng)量1.速度3.kg·m/s4.速度二、動(dòng)量定理1.(1)時(shí)間(2)Ft(3)N·s(4)相同2.(1)沖量(2)mv'-mv考點(diǎn)自診1.(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×2.D動(dòng)量的變更量是末動(dòng)量減去初動(dòng)量,規(guī)定了豎直向下為正方向,則小球的初動(dòng)量p1=mv1=25kg·m/s,末動(dòng)量p2=mv2=-15kg·m/s,所以動(dòng)量的變更量Δp=p2-p1=-40kg·m/s。3.B物體的動(dòng)量發(fā)生變更時(shí),假如只是方向發(fā)生變更,則其動(dòng)能不變,A錯(cuò)誤;物體的動(dòng)能發(fā)生變更時(shí),速度大小肯定變更,則動(dòng)量肯定發(fā)生變更,B正確;由Ek=p24.答案2250N解析依據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得兒童下落的時(shí)間t=2hg=1.4s,對(duì)兒童下落的全過程,選向下為正,依據(jù)動(dòng)量定理得mg(t+Δt)-FΔt=0,解得關(guān)鍵實(shí)力·學(xué)案突破對(duì)點(diǎn)演練1.C整個(gè)過程中,重力不為零,作用時(shí)間不為零,依據(jù)IG=mgt可知,重力沖量不為零,故A錯(cuò)誤;由于整個(gè)過程中,空氣阻力都做負(fù)功,所以上升階段的平均速度大于下降階段的平均速度,即上升過程所用時(shí)間比下降過程所用時(shí)間少,依據(jù)If=ft可知上升階段空氣阻力的沖量小于下降階段空氣阻力的沖量,整個(gè)過程中空氣阻力沖量不為零,故B錯(cuò)誤,C正確;設(shè)初速度為v0,上升階段,初速度為v0,末速度為零,動(dòng)量變更量為Δp1=0-mv0=-mv0,下降階段,初速度為零,末速度小于v0,動(dòng)量變更量為Δp2<mv0,兩者不相等,故D錯(cuò)誤。2.A物體在0~t0時(shí)間內(nèi)初速度和末速度均為v0,依據(jù)動(dòng)量定理得到合外力的沖量為I=0;物體在t0~2t0時(shí)間內(nèi)初速度為v0,末速度為-v0,依據(jù)動(dòng)量定理得到合外力的沖量為I=-2mv0,選項(xiàng)A正確。3.AD依據(jù)對(duì)稱性可知,從B到C與從C到B的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,所以滑板運(yùn)動(dòng)員所受重力的沖量相等,故A正確;從A到B和從B到A的兩個(gè)過程中,彈力不為0,運(yùn)動(dòng)時(shí)間不為0,所以滑板運(yùn)動(dòng)員所受彈力的沖量之和不為0,故B錯(cuò)誤;從A點(diǎn)到返回A點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒,因此速度大小相等方向相反,依據(jù)動(dòng)量定理可知,滑板運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)沖上圓弧軌道到返回A點(diǎn)所受重力和彈力的合沖量的大小等于2mv0,故C錯(cuò)誤;依據(jù)動(dòng)量定理可知,整個(gè)過程中滑板運(yùn)動(dòng)員所受合力的總沖量的大小為動(dòng)量的變更量mv0,故D正確。典例1C不考慮空氣阻力的影響,設(shè)雞蛋落地速度為v,有mgh=mv22,每層樓高約3m,則h=24×3m=72m,設(shè)豎直向上為正方向,對(duì)雞蛋沖擊地面過程,依據(jù)動(dòng)量定理,有Ft-mgt=0-(-mv),由于沖擊時(shí)間很短,所以忽視雞蛋重力的沖量,解得F=對(duì)點(diǎn)演練4.D依據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律得v=2×10×0.2m/s=2m/s,對(duì)于手機(jī),選向下為正,碰撞過程由動(dòng)量定理有(mg-F)t=0-mv,代入數(shù)據(jù)得F=25.D4s內(nèi)物體受重力和拉力作用,在前1s,物體處于靜止?fàn)顟B(tài),1s到4s內(nèi)依據(jù)圖像所圍成的面積可知,合力的沖量I=IF-IG=5N·s,由動(dòng)量定理可知I=mv,解得v=5m/s,A錯(cuò)誤;4s時(shí)撤去F,此后,上升的高度h=v22g=1.25m,選項(xiàng)D正確;由圖像可知t=3s時(shí)拉力等于重力,速度達(dá)到最大,此后起先做減速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由圖像所圍面積可求出在1s到3s內(nèi)合力的沖量I1=10N·s=mvm,則v典例2C對(duì)離子,依據(jù)動(dòng)量定理有F·Δt=Δmv,而Δm=3.0×10-3g/s·Δt,解得F=