2020届高考物理总复习 6.1 动量定理课件 新人教版

06动量考纲解读考情动态第一节动量定理知识架构答案1．速度mv相同2．力作用时间Ft相同3．动量冲量Δp基础自测1．判断正误(1)动量越大的物体，其速度越大．()(2)物体所受合力不变，则动量也不改变．()(3)物体沿水平面运动时，重力不做功，其冲量为零．()(4)作用在静止的物体上的力的冲量一定为零.()(5)动量越大的物体受到的冲量越大.()(6)冲量的方向就是物体运动的方向.()(7)动量相同的物体运动方向一定相同.()(8)物体的动能不变，动量也可能不变．()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√(8)√2．质量为2kg的小球自塔顶由静止开始下落，不考虑空气阻力的影响，g取10m/s2，下列说法中正确的是()A．2s末小球的动能为40JB．2s末小球的动量大小为40kg·m/sC．2s内重力的冲量大小为20N·sD．2s内重力的平均功率为20W解析：2s末小球的速度v＝gt＝20m/s，则动能为Ek＝12mv2＝400J，选项A错误；2s末小球的动量大小为p＝mv＝40kg·m/s，选项B正确；2s内重力的冲量大小为I＝mgt＝40N·s，选项C错误；2s内重力的平均功率为P－＝mgv－＝12mgv＝200W，选项D错误．答案：B3．玻璃杯从同一高度落下，掉在石头上比掉在草地上容易碎，这是由于在玻璃杯与石头的撞击过程中()A．玻璃杯的动量较大B．玻璃杯受到的冲量较大C．玻璃杯的动量变化较大D．玻璃杯的动量变化较快解析：从同一高度落到地面上时，速度相同，动量相同，与草地或石头接触后，末动量均变为零，因此动量变化量相同．因为玻璃杯与石头的作用时间短，由动量定理Ft＝mΔv知，此时玻璃杯受到的力F较大，容易碎，D正确．答案：D4．如图6－1－1所示，两个质量相同的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止自由滑下，在到达斜面底端的过程中()图6－1－1A．重力的冲量相同B．弹力的冲量相同C．合力的冲量相同D．合力的冲量大小相同解析：重力的冲量IG＝mg·t，物体下滑时间不同，故IG不同，A项错误．弹力与斜面垂直，两物块所受弹力方向不同，故弹力的冲量不同，B项错误．两物块所受合力的方向平行于斜面，故合力的冲量方向也与斜面平行，所以合力的冲量不同，C项错误．由机械能守恒定律可知，物体到达底端时的速率相同，又两物体的质量相同，所以由I＝mv知，合力的冲量大小相同，故D项正确．答案：D考点突破1．对冲量的理解(1)冲量是过程量：冲量描述的是作用在物体上的力对时间的积累效应，与某一过程相对应．(2)冲量的矢量性：冲量是矢量，在作用时间内力的方向不变时，冲量的方向与力的方向相同，如果力的方向是变化的，则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同．(3)冲量的绝对性：冲量仅由力和时间两个因素决定，具有绝对性．2．冲量的计算(1)单个力的冲量：利用公式I＝Ft计算．(2)合力的冲量①如果是一维情形，可以化为代数和，如果不在一条直线上，求合冲量遵循平行四边形定则．②两种方法(a)分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和；(b)如果各个力的作用时间相同，也可以先求合力，再用公式I合＝F合·Δt求解．(3)变力的冲量①若力与时间成线性关系，可用平均力求变力的冲量．②若给出了力随时间变化的图象如图6－1－2，可用面积法求变力的冲量．图6－1－2③用动量定理求解．3．冲量和功的区别(1)冲量和功都是过程量．冲量表示力对时间的积累作用，功表示力对位移的积累作用．(2)冲量是矢量，功是标量．(3)力作用的冲量不为零时，力做的功可能为零；力做的功不为零时，力作用的冲量一定不为零．【典例1】(多选)恒力F作用在质量为m的物体上，如图6－1－3所示，由于地面对物体的摩擦力较大，没有被拉动，则经时间t，下列说法正确的是()图6－1－3A．拉力F对物体的冲量大小为零B．拉力F对物体的冲量大小为FtC．拉力F对物体的冲量大小是FtcosθD．合力对物体的冲量大小为零【解析】物体静止时，合外力为零，合外力的冲量为零，D正确；拉力是恒力，其冲量为力与时间的乘积，B正确，A、C错误．【答案】BD变式训练1如图6－1－4所示，竖直面内有一个固定圆环，MN是它在竖直方向上的直径．两根光滑滑轨MP、QN的端点都在圆周上，MPQN.将两个完全相同的小滑块a、b分别从M、Q点无初速度释放，在它们各自沿MP、QN运动到圆周上的过程中，下列说法中正确的是()图6－1－4A．合力对两滑块的冲量大小相同B．重力对a滑块的冲量较大C．弹力对a滑块的冲量较小D．两滑块的动量变化大小相同解析：这是“等时圆”，即两滑块同时到达滑轨底端．合力F＝mgsinθ(θ为滑轨倾角)，FaFb，因此合力对a滑块的冲量较大，a滑块的动量变化也大；重力的冲量大小、方向都相同；弹力FN＝mgcosθ，FNaFNb，因此弹力对a滑块的冲量较小．故选项C正确．答案：C变式训练2质量为m的橡皮球从高处自由下落，经过时间t1与地面相碰，再经过时间t2，离开地面，地面对橡皮球的平均作用力大小为F，规定竖直向上为正方向，则在碰撞过程中，对橡皮球而言()A．重力的冲量为mg(t1＋t2)B．合外力的冲量为(F－mg)t2C．合外力的冲量为(F＋mg)t2D．合外力的冲量为(mg－F)t2解析：在碰撞过程中，橡皮球受到竖直向下的重力和向上的地面弹力F作用，其合外力方向竖直向上，所以合外力的冲量为(F－mg)t2，选项B正确．答案：B1．动量是矢量，是物体的质量与速度的乘积，而不是质量与速率的乘积．2．动量是状态量，物体的动量总是指物体在某一时刻的动量，因此在计算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度．3．物体动量的变化是矢量，其方向与物体速度的变化量Δv的方向相同．在合力为恒力的情况下，物体动量变化的方向也与物体加速度的方向相同，即与物体所受合力的方向相同．4．有关物体动量变化的运算，一定要按照矢量运算的法则(平行四边形定则或三角形定则)进行，如果物体的初、末动量都在同一条直线上，常常选取一个正方向，使物体的初、末动量都带有表示自己方向的正负号，这样，就可以把复杂的矢量运算化为简单的代数运算了．5．动量、动能、动量变化量的比较【典例2】对于竖直向上抛出的物体，下面关于物体在上升阶段的动量和动量变化量的说法中，正确的是()A．物体的动量方向向上，动量变化量的方向也向上B．物体的动量方向向上，动量变化量的方向向下C．物体的动量方向向下，动量变化量的方向向上D．物体的动量方向向下，动量变化量的方向也向下【解析】物体在上升阶段时，速度向上，则物体的动量方向向上，根据动量定理可知，动量的变化量Δp＝mgt，重力的方向竖直向下，则动量变化量的方向向下．B选项正确．【答案】B变式训练3质量是8g的玻璃球，以3m/s的速度向右运动，碰到一个物体后被弹回，以2m/s的速度沿同一直线向左运动，试求该玻璃球的动量变化量．图6－1－5解析：设水平向右的方向为正方向，则p＝mv＝8×10－3×3kg·m/s＝2.4×10－2kg·m/s，p′＝mv′＝8×10－3×(－2)kg·m/s＝－1.6×10－2kg·m/s，故玻璃球动量的变化量为Δp＝p′－p＝－1.6×10－2kg·m/s－2.4×10－2kg·m/s＝－4.0×10－2kg·m/s“－”表示动量变化量的方向水平向左．答案：4.0×10－2kg·m/s，方向水平向左变式训练4(多选)A、B两物体的质量分别为mA、mB，且mAmB，置于光滑水平面上，相距较远．将两个大小相等的恒力F同时作用在A、B上，如图6－1－6所示．从静止开始，经相同时间，下列说法正确的是()图6－1－6A．A、B两物体冲量大小相等B．A、B两物体动量变化相等C．A、B两物体末动量相等D．A、B两物体末动量的大小相等解析：根据冲量的定义可知，A、B两物体冲量大小相等，选项A正确；根据动量定理可知，A、B两物体动量变化的大小相等，方向相反，所以末动量的大小相等，方向相反，选项B、C错误，选项D正确．答案：AD1．应用动量定理时应注意两点(1)动量定理的研究对象是一个质点(或可视为一个物体的系统)．(2)动量定理的表达式是矢量式，在一维情况下，各个矢量必须选同一个正方向．2．动量定理的三大应用(1)用动量定理解释现象①物体的动量变化一定，由F＝ΔpΔt知力的作用时间越短，力就越大；时间越长，力就越小．②作用力一定，由Δp＝FΔt知力的作用时间越长，动量变化越大；力的作用时间越短，动量变化越小．(2)应用I＝Δp求变力的冲量．(3)应用Δp＝F·Δt求恒力作用下的曲线运动中物体动量的变化量．【典例3】(2018年高考·课标全国卷Ⅱ)高空坠物极易对行人造成伤害．若一个50g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的撞击时间约为2ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为()A.10NB.102NC.103ND.104N【解析】设每层楼高约为3m，则下落高度约为h＝3×25m＝75m由mgh＝12mv2及(F－mg)t＝mv知鸡蛋对地面的冲击力F＝mvt＋mg≈103N.【答案】C【典例4】(2019年重庆九龙坡区一模)水平恒定推力F1和F2分别作用于水平面上原来静止且质量相等的a、b两物体上，作用一段时间后撤去推力，由于惯性，物体将继续运动一段时间后才能停下，两物体的v－t图象如图6－1－7所示，已知图中线段AB∥CD，则()图6－1－7A．a物体受到的摩擦力小于b物体受到的摩擦力B．a物体受到的摩擦力大于b物体受到的摩擦力C．F1的冲量大于F2的冲量D．F1的冲量小于F2的冲量【解析】由图知，AB与CD平行，说明撤去推力后两物体的加速度相同，而撤去推力后物体所受的合力等于摩擦力，根据牛顿第二定律可知，两物体受到的摩擦力大小相等，故A、B错误．根据动量定理，对整个过程研究得F1t1－ftOB＝0，F2t2－ftOD＝0，由图可看出，tOBtOD，则有F1t1F2t2，即F1的冲量小于F2的冲量，故C错误，D正确．【答案】D【典例5】(2016年高考·新课标全国卷Ⅰ)某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中．为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开．忽略空气阻力．已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量；(2)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度．【解析】(1)设Δt时间内，从喷口喷出的水的体积为ΔV，质量为Δm，则Δm＝ρΔV①ΔV＝v0SΔt②由①②式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为ΔmΔt＝ρv0S.③(2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v.对于Δt时间内喷出的水，由能量守恒得12Δmv2＋Δmgh＝12Δmv20④在h高度处，Δt时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为Δp＝Δmv⑤设水对玩具的作用力的大小为F，根据动量定理有FΔt＝Δp⑥由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得F＝Mg⑦联立③④⑤⑥⑦式得h＝v202g－M2g2ρ2v20S2.⑧【答案】(1)ρv0S(2)v202g－M2g2ρ2v20S2变式训练5篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球．接球时，两手随球迅速收缩至胸前．这样做可以()A．减小球对手的冲量B．减小球对人的冲击力C．减小球的动量变化量D．减小球的动能变化量解析：接球过程中，球的初动量和末动量一定，所以球的动量变化量恒定不变，选项C错误；根据动量定理，手对球的冲量等于球的动量的变化量，也恒定不变，球对手的冲量也不变，选项A错误；球的初动能和末动能一定，所以球的动能变化量恒定不变，选项D错误；根据冲量I＝Ft，球对手的冲量I不变，接球时两手随球迅速收缩至胸前，是通过延长受力时间t以减小球对人的冲击力F，所以B正确．答案：B变式训练6(多选)一质量为2kg的物体受水平拉力F作用，在粗糙水平面