《新高考物理一轮复习精品讲义专题9.1 动量和动量定理（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习精品讲义专题9.1 动量和动量定理（含解析）（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题9.1 动量和动量定理【讲】目录一 讲核心素养1二 讲必备知识1【知识点一】对动量和冲量的理解1【知识点二】动量定理的理解和应用3题型一 用动量定理解释生活中的现象4题型二动量和冲量的定量计算5【知识点三】动量定理在多过程问题中的应用7三讲关键能力-会分析动量定理与图象的结合9四讲模型思想-应用动量定理处理“流体模型”11一 讲核心素养1.物理观念：动量、冲量。(1)理解冲量和动量的定义及物理意义。(2)会正确计算动量与冲量。2.科学思维：动量定理。(1).1.能用动量定理解释生活中的有关现象。(2)2.能利用动量定理解决相关问题，会在流体力学中建立“柱状”模型。3.科学态度与责任：在生产
2、、生活情境中，体验动量定理的应用。通过理论推导和实验，理解动量定理，能用其解释生产生活中的有关现象。二 讲必备知识【知识点一】对动量和冲量的理解1.对动量的理解(1)动量的两性瞬时性：动量是描述物体运动状态的物理量，是针对某一时刻或位置而言的。相对性：动量的大小与参考系的选取有关，通常是指相对地面的动量。2.对冲量的理解 (1)冲量的两性时间性：冲量不仅与力有关，还与力的作用时间有关，恒力的冲量等于该力与该力的作用时间的乘积。矢量性：对于方向恒定的力来说，冲量的方向与力的方向一致；对于作用时间内方向变化的力来说，冲量的方向与相应时间内物体动量改变量的方向一致。(2)作用力和反作用力的冲量：一定
3、等大、反向，但与作用力和反作用力做的功之间并无必然联系。(3)冲量与功的比较冲量功定义作用在物体上的力和力的作用时间的乘积作用在物体上的力和物体在力的方向上的位移的乘积单位N sJ公式IFt(F为恒力)WFlcos (F为恒力)标矢性矢量标量意义表示力对时间的累积是动量变化的量度表示力对空间的累积是能量变化多少的量度都是过程量，都与力的作用过程相联系【例1】(2021内蒙古集宁一中月考)质量为0.2 kg的球竖直向下以6 m/s的速度落至水平地面，再以4 m/s的速度反向弹回。取竖直向上为正方向，在小球与地面接触的时间内，关于球的动量变化量p和合外力对小球做的功W，下列说法正确的是 ()Ap2
4、 kgm/s，W2 J Bp2 kgm/s，W2 JCp0.4 kgm/s，W2 J Dp0.4 kgm/s，W2 J【答案】A【解析】取竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞过程中动量的变化量pmv2mv10.24 kgm/s0.2(6) kgm/s2 kgm/s，方向竖直向上。由动能定理知，合外力做的功Wmvmv0.242 J0.262 J2 J。【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念。要求考生能明辨相关物理概念的定义及计算法则。【必备知识】动量与动能的比较名称项目动量动能动量变化量定义物体的质量和速度的乘积物体由于运动而具有的能量物体末动量与初动量的矢量差定义式pmvEkmv2ppp矢
5、标性矢量标量矢量特点状态量状态量过程量关联方程Ek，Ekpv，p，p【变式训练】(多选)关于动量的变化，下列说法中正确的是 ()A做直线运动的物体速度增大时，动量的增量p的方向与运动方向相同B做直线运动的物体速度减小时，动量的增量p的方向与运动方向相反C物体的速度大小不变时，动量的增量p为零D物体做平抛运动时，动量的增量一定不为零【答案】ABD【解析】当做直线运动的物体的速度增大时，其末态动量p2大于初态动量p1，由矢量的运算法则可知pp2p10，与物体运动方向相同，如图(a)所示，所以A选项正确。当做直线运动的物体速度减小时，p2p1，如图(b)所示，p与p1(或p2)方向相反，与运动方向相
6、反，故B选项正确。当物体的速度大小不变时，其方向可能变化，也可能不变化，故动量可能不变化即p0，也可能动量大小不变而方向变化，此种情况p0，故C选项错误。当物体做平抛运动时，速度的大小和方向变化，即动量一定变化，p一定不为零，如图(c)所示，故D选项正确。【变式训练2】(2021河北武邑中学模拟)一质量为m的物体静止在光滑水平面上，在水平力F作用下，经时间t，通过位移L后，动量变为p，动能变为Ek。若上述过程F不变，物体的质量变为，以下说法正确的是()A经过时间2t，物体动量变为2pB经过位移2L，物体动量变为2pC经过时间2t，物体动能变为4EkD经过位移2L，物体动能变为4Ek【答案】A【
7、解析】由动量定理得pFt，则经过时间2t，物体的动量p2F2t2p，由p22mEk，得物体的动能Ek28Ek，选项A正确，C错误；由动能定理EkFL，则经过位移2L，物体的动能Ek2F2L2Ek，由p22mEk，得物体的动量p2p，选项B、D错误。【知识点二】动量定理的理解和应用1内容：物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化量2公式：F(tt)mvmv或Ipp.3对动量定理的理解(1)Ftpp是矢量式，两边不仅大小相等，而且方向相同式中Ft是物体所受的合外力的冲量(2)Ftpp除表明两边大小、方向的关系外，还说明了两边的因果关系，即合外力的冲量是动量变化的原因(3)由Ftp
8、p，得F，即物体所受的合外力等于物体动量的变化率(4)当物体运动包含多个不同过程时，可分段应用动量定理求解，也可以全过程应用动量定理题型一 用动量定理解释生活中的现象【例1】(2020全国卷，14)行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是()A.增加了司机单位面积的受力大小B.减少了碰撞前后司机动量的变化量C.将司机的动能全部转换成汽车的动能D.延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积【答案】D【解析】行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内安全气囊被弹出并瞬间充满气体，增大了司机的受
9、力面积，减少了司机单位面积的受力大小，延长了司机的受力时间，A项错误，D项正确；碰撞前司机的动量等于其质量与速度的乘积，碰撞后司机的动量为零，所以安全气囊不能减少碰撞前后司机动量的变化量，B项错误；司机与气囊的碰撞为非弹性碰撞，有能量损失，司机的动能未完全转换成汽车的动能，C项错误。【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念、科学思维。要求考生正确理解动量定理的意义。【必备知识】应用动量定理解释的两类物理现象(1)当物体的动量变化量一定时，力的作用时间t越短，力F就越大，力的作用时间t越长，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)当作用力F一定时，力的作用时间t越长，
10、动量变化量p越大，力的作用时间t越短，动量变化量p越小。【变式训练1】(2021济宁质检)1998年6月18日，国产轿车在清华大学汽车工程研究所进行的整车安全性碰撞试验取得成功，被誉为“中国轿车第一撞”。在碰撞过程中，关于安全气囊对驾驶员保护作用的说法正确的是()A减小了驾驶员的动量变化量B减小了驾驶员的动量变化率C减小了驾驶员受到撞击力的冲量D延长了撞击力的作用时间，从而使得驾驶员的动量变化量更大【答案】B【解析】在碰撞过程中，驾驶员的动量变化量是一定的，而使用安全气囊后增加了撞击力作用的时间，根据动量定理Ftp可知，安全气囊可以减小驾驶员受到的冲击力，即减小了驾驶员的动量变化率，故B正确，
11、A、C、D错误。【变式训练2】(2021广东广州市天河区三模热身)如图为跳水运动员从起跳到落水过程的示意图，运动员从最高点到入水前的运动过程记为，运动员入水后到最低点的运动过程记为，忽略空气阻力，则运动员()A.过程的动量改变量等于零B.过程的动量改变量等于零C.过程的动量改变量等于重力的冲量D.过程的动量改变量等于重力的冲量【答案】C【解析】过程运动员的动量改变量不等于零，过程中运动员只受重力，其动量改变量等于重力的冲量，选项A错误，C正确；过程中动量改变量不等于零，过程中运动员受到重力和水的作用力，其动量改变量等于重力和水的作用力的合力的冲量，选项B、D错误。题型二动量和冲量的定量计算【例
12、1】(20211月广东学业水平选择考适应性测试，5)如图所示，学生练习用头颠球。某一次足球由静止自由下落80 cm，被重新顶起，离开头部后竖直上升的最大高度仍为80 cm。已知足球与头部的作用时间为0.1 s，足球的质量为0.4 kg，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力，下列说法正确的是()A.头部对足球的平均作用力为足球重力的10倍B.足球下落到与头部刚接触时动量大小为3.2 kg m/sC.足球与头部作用过程中动量变化量大小为3.2 kg m/sD.足球从最高点下落至重新回到最高点的过程中重力的冲量大小为3.2 Ns【答案】C【解析】足球自由落体80 cm时的速度为v1，所用时间为
13、t1，有v14 m/s，t10.4 s，反弹后做竖直上抛运动，而上升的最大高度也为80 cm，根据运动的对称性可知上抛的初速度v2v14 m/s，上升的时间t2t10.4 s，对足球与人接触的过程，t0.1 s，取向上为正，由动量定理有(mg)tmv2(mv1)p，解得36 N，p3.2 kgm/s，即头部对足球的平均作用力为36 N，而足球的重力为4 N，则头部对足球的平均作用力是重力的9倍，此过程的动量变化量大小为p3.2 kgm/s，故A错误，C正确；足球下落刚与头接触时的动量为p1mv11.6 kgm/s，故B错误；足球运动的全过程，所受重力的冲量为IGmg(t1tt2)3.6 Ns，
14、故D错误。【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。要求考生正确运用动量定理列方程解决物理问题。【必备知识】解题基本思路(1)确定研究对象(2)对物体进行受力分析可先求每个力的冲量，再求各力冲量的矢量和合力的冲量；或先求合力，再求其冲量(3)抓住过程的初、末状态，选好正方向，确定各动量和冲量的正负号(4)根据动量定理列方程，如有必要还需要补充其他方程，最后代入数据求解【变式训练1】 (多选)(2021四川凉山州第二次诊断)质量m2 kg 的小物块在某一高度以v05 m/s的速度开始做平抛运动，若g10 m/s2，当运动到竖直位移与水平位移相等时，对于物块()A.此时的瞬时速度大小为5 m/sB.此时重力的瞬时功率大小为200 WC.此过程动量改变大小为10(1) kgm/sD.此过程重力的冲量大小为20 Ns【答案】BD【解析】物块做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，当运动到竖直位移与水平位移相等时，有gt2v0t，解得t1 s，竖直方向的速度为vygt10
