2020年物理高考大一轮复习 第6章 动量守恒定律及其应用 第18讲 动量定理课件

第六章动量守恒定律及其应用高考总复习·物理考情分析考纲要求五年试题核心考点2014·全国卷Ⅰ，352014·全国卷Ⅱ，352015·全国卷Ⅰ，352015·全国卷Ⅱ，352016·全国卷Ⅰ，352016·全国卷Ⅱ，352016·全国卷Ⅲ，352017·全国卷Ⅰ，142017·全国卷Ⅱ，152017·全国卷Ⅲ，201.动量、动量定理、动量守恒定律及其应用(Ⅱ)2．弹性碰撞和非弹性碰撞(Ⅰ)3．实验七：验证动量守恒定律2018·全国卷Ⅰ，14、242018·全国卷Ⅱ，15、24(1)综合应用动量和能量观点解决碰撞模型问题(2)动量与力学知识结合、动量和电学知识结合，作为理综试卷压轴计算题第18讲动量定理高考总复习·物理板块一板块二板块三课时达标目录板块一︿︿[知识梳理]1．动量(1)定义：运动物体的质量和的乘积叫做物体的动量，通常用p来表示．(2)表达式：p＝.(3)单位：千克·米每秒(kg·m/s)．(4)标矢性：动量是矢量，其方向和方向相同．速度mv速度2．冲量(1)定义：力和力的的乘积．(2)表达式：I＝.单位：牛秒(N·s)．(3)矢量性：冲量是矢量，它的方向由的方向决定．(4)物理意义：表示力对的积累．(5)作用效果：使物体的发生变化．作用时间Ft力时间动量3．动量定理(1)内容：物体所受合力的等于物体的的变化．(2)表达式：Ft＝Δp＝.(3)矢量性：动量变化量的方向与方向相同．冲量动量p′－p冲量[基础小练]判断下列说法是否正确(1)动量越大的物体，其速度越大．()(2)物体的动量越大，其动能也越大．()(3)物体所受合力不变，则动量也不改变．()(4)物体沿水平面运动时，重力不做功，其冲量为零．()(5)物体所受合外力的冲量的方向与物体末动量的方向相同．()(6)物体所受合外力的冲量方向与物体动量变化的方向是一致的．()×××××√板块二︿︿[考法精讲]考法一动量及动量的变化【自主练1】(2019·甘肃师范大学附属中学高三期中)从水平地面将一小球斜向上抛出，不计空气阻力，则小球在空中运动的过程中()A．速度一直减小B．加速度一直减小C．在最高点时的动量为零D．在相同的时间间隔内，动量的变化量相同D解析不计空气阻力，只受重力，故加速度不变，小球做斜向上抛运动，速度先减小后增大，故选项A、B错误；小球水平方向做匀速直线运动，在最高点时有水平速度，速度不为零，根据p＝mv可知，此时动量不为零，故选项C错误；根据Δv＝gt可知，在相等的时间间隔内，速度的变化量相等，根据Δp＝mΔv可知，动量的变化量也相同，故选项D正确．【自主练2】(2019·邢台高三月考)(多选)地动仪是世界上最早的感知地震装置，由我国杰出的科学家张衡在洛阳制成，早于欧洲1700多年．如图所示为现代仿制的地动仪，龙口中的铜珠到蟾蜍口的距离为20cm，当感知到地震时，质量为50g的铜珠(初速度为零)离开龙口，落入蟾蜍口中，取重力加速度为10m/s2，不计空气阻力．下列说法正确的是()A．铜珠在空中运动的时间为0.2sB．铜珠在空中运动的时间为0.4sC．铜珠刚落入蟾蜍口时的动量大小为0.1kg·m/sD．铜珠刚落入蟾蜍口时的动量大小为0.2kg·m/s答案AC解析铜珠在空中做自由落体运动，则由公式h＝12gt2，解得t＝2hg＝2×0.210s＝0.2s，故选项A正确，B错误；铜珠刚落人蟾蜍口时的速度为v＝gt＝10×0.2m/s＝2m/s，则铜珠刚落入蟾蜍口时的动量大小为p＝mv＝0.05×2kg·m/s＝0.1kg·m/s，故选项C正确，D错误．考法二冲量【自主练3】(2019·甘肃师范大学附属中学高三期中)(多选)一质量m＝60kg的运动员从下蹲状态竖直向上跳起，经t＝0.2s以大小v＝4m/s的速度离开地面，取重力加速度g＝10m/s2.在这0.2s内()A．地面对运动员的冲量大小为240N·sB．重力对运动员的冲量大小为120N·sC．地面对运动员做的功为零D．地面对运动员做的功为480JBC解析人的速度原来为零，起跳后变化v，以向上为正方向，由动量定理可得I－mgΔt＝mv－0，故地面对人的冲量为I＝mv＋mgΔt＝60×4kg·m/s＋600×0.2N·s＝360N·s，故选项A错误，B正确；人在跳起时，地面对人的支持力竖直向上，在跳起过程中，在支持力方向上没有位移，地面对运动员的支持力不做功，故选项C正确，D错误．【自主练4】(2019·哈尔滨三中高三调研)(多选)从水平地面上方同一高度处，使A球斜上抛，使B球平抛，且两球质量相等，初速度大小相同，最后落于同一水平地面上，空气阻力不计，在此过程中，下列说法正确的是()A．重力对两球做功相同B．重力对两球冲量不同C．两球运动过程中动量的变化量相同D．两球着地时的动量相同AB解析斜上抛和平抛过程中两球都只受重力作用，只有重力做功，两物体初位置高度相同，故重力做功相同，选项A正确；由于两球初始高度相同，a球斜上抛，b球平抛，a球开始时具有向上的分速度，所以a运动的时间比b球运动的时间长，故重力对a球的冲量比对b球的冲量大，选项B正确；根据动量定理可得重力对两者的冲量不同，故两球的动量变化量不同，选项C错误；由机械能守恒定律可得，小球落地时的速度大小相等，方向不同，落地时的动量大小相等，方向不同，动量不同，选项D错误．考法三应用动量定理解释生活现象解题技巧用动量定理解释生活中实际现象的方法(1)善于从题目中搜寻相关信息，理解命题者意图．如“用一水平力缓慢拉动纸带，重物会跟随着一起运动．若迅速拉动纸带，纸带将会从重物下抽出”，题目中已经透露出快拉纸带，物体动量变化小，慢拉纸带物体动量变化大，找到该信息，题目基本明了．(2)用动量定理解释的现象一般可分为两类：一类是物体的动量变化一定，此时力的作用时间越短，力就越大；力的作用时间越长，力就越小．另一类是作用力一定，此时力的作用时间越长，动量变化越大；力的作用时间越短，动量变化越小．分析问题时，要明确哪个量一定，哪个量变化．【自主练5】(2018·汕头潮南区高考冲刺)从同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上易碎，而掉在毛毯上就不易碎，这是因为玻璃杯掉在水泥地上时()A．受到的冲量大B．受到地面的作用力大C．动量的变化量大D．动量大B解析杯子从同一高度落下，故到达地面时的速度一定相等，则着地时动量相等，与地面接触后速度减小为零，故动量的变化相同，由动量定理可知I＝Δp可知，冲量也相等；但由于在水泥地上，接触时间较短，作用力较大；而在毛毯上时，由于毛毯的缓冲使时间变长，作用力较小；故选项B正确，A、C、D错误．【自主练6】(2019·张家口涿鹿中学月考)人从高处跳到低处时，为了安全，一般都是脚触地后，顺势下蹲，这是为了()A．减小地面对人的冲量B．使人的动量变化减小C．减小地面对人的作用力D．增大人对地面的压强，这样人触地更稳C解析人在和地面接触时，脚尖先着地，顺势下蹲，可以增加人着地的时间，由动量定理可知(F－mg)t＝mΔv，即减小受到地面的冲击力，故选项A、B、D错误，C正确．考法四应用动量定理求解力的大小及冲量应用动量定理解题的基本思路【例题1】(2019·广西百校高三大联考)如图所示，静止于水平地面上的物块在竖直向上的恒力作用下竖直上升，经过一段时间，突然撤去该恒力，之后物块经相同时间落回地面．不计空气阻力，则该恒力与物块所受重力的大小之比为()A．2∶1B．3∶2C．4∶3D．5∶4C解析设物体在撤去拉力时速度大小为v，落地速度大小为v′，上升过程x＝v2t，下降过程x＝v′－v2t，解得v∶v′＝1∶2，由动量定理得，上升过程(F－mg)t＝mv，下降过程－mgt＝－mv′－mv，联立解得F∶mg＝4∶3，故选项C正确．【跟踪训练1­1】(2019·衡水中学高三综合培养卷)质量为0.5kg的钢球从5.0m高处自由落下，与地面相碰后竖直弹起到达4.05m高处，整个过程经历2.0s，则钢球与地面碰撞时受到地面对它的平均作用力为(g＝10m/s2)()A．5.0NB．90NC．95ND．100ND解析钢球与地面碰撞前做自由落体运动，根据机械能守恒有mgh1＝12mv21，所以球落地时的速度为v1＝10m/s，方向竖直向下，下落的时间为t1＝v1g＝1s．钢球碰撞后向上做竖直上抛运动，根据机械能守恒定律有mgh2＝12mv22，所以钢球弹起，刚离地时的速度为v2＝9m/s，方向竖直向上，上升的时间为t2＝v2g＝0.9s，所以在钢球与地面碰撞过程中，所用的时间Δt＝2s－1s－0.9s＝0.1s，运用动量定理有(FN－mg)·Δt＝mv2－mv1，代入数据解得FN＝100N，故选项D正确，A、B、C错误．【跟踪训练1­2】(2019·长春外国语学校高三开学考试)在水平地面的右端B处有一面墙，一小物块放在水平地面上的A点，质量m＝0.5kg，A、B间距离s＝5m，如图所示．小物块以初速度v0＝8m/s从A向B运动，刚要与墙壁碰撞时的速度v1＝7m/s，碰撞后以速度v2＝6m/s反向弹回．重力加速度g取10m/s2.求：(1)小物块从A向B运动过程中的加速度a的大小；(2)小物块与地面间的动摩擦因数μ；(3)若碰撞时间t＝0.05s，碰撞过程中墙面对小物块平均作用力F的大小．解析(1)规定向左为正方向，从A到B的过程是匀减速直线运动，根据速度位移公式，有a＝v21－v202s＝72－822×5m·s－2＝－1.5m·s－2.(2)从A到B的过程，由动能定理，有－μmgs＝12mv21－12mv20，可得μ＝0.15.(3)对碰撞过程，由动量定理，有FΔt＝mv2－m(－v1)，可得F＝130N.答案(1)1.5m/s2(2)0.15(3)130N【跟踪训练1­3】(2019·江苏部分重点中学高三调研联考)某质量为m的运动员从距蹦床h1高处自由落下，接着又能弹起h2高，运动员与蹦床接触时间t，在空中保持直立．重力加速度为g，取竖直向上的方向为正方向，忽略空气阻力．求：(1)运动员与蹦床接触时间内，所受重力的冲量I；(2)运动员与蹦床接触时间内，受到蹦床平均弹力的大小F.解析(1)由动量的定义式I＝Ft，得重力的冲量IG＝－mgt，负号表示方向竖直向下．(2)设运动员下落h1高度时的速度大小为v1，弹起时速度大小为v2，则有v21＝2gh1，v22＝2gh2，由动量定理有－mgt＋Ft＝mv2－(－mv1)，解得F＝m2gh1＋2gh2t＋mg.答案(1)－mgt负号表示方向竖直向下(2)F＝m2gh1＋2gh2t＋mg考法五动量定理与图象问题1．全程或分段应用动量定理当水平面光滑时，拉力与合外力大小相等，可以用面积直接求动量的变化，但当水平面粗糙时，第二段时间的部分时间段，摩擦力为静摩擦力，若都按照滑动摩擦力计算，必然出错，所以第二段时间需再分段，求出经多长时间速度变为零，然后再结合实际进行分析．2．应用图象求冲量在F­t图象中图象的面积，数值上等于恒力的冲量，如图甲所示；若求变力的冲量，仍可用“面积法”来表示，如图乙所示．对于随时间均匀变化的力，可以用平均力求F＝F1＋F22力的冲量．如果力随时间作线性变化即力与时间成一次函数关系时，可以用图象法求变力的冲量，此时比较容易求平均力．以时间为横轴，力为纵轴，力随时间变化的关系图线在F­t坐标上如图丙所示，该图线与时间轴围成的面积．．．．．．．．．．．．(．图中阴影部分．．．．．．)．在数值上代表了该段时间内力的冲量．．．．．．．．．．．．．．．．，这样求力的冲量问题就变成了F­t图上的面积问题了．【例题2】(2019·四川棠湖中学高三月考)(多选)一质量为2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动，F随时间t变化的图线如图所示，则()A．t＝1s时物块的速率为1m/sB．t＝2s时物块的动量大小为4kg·m/sC．t＝3s时物块的动量大小为5kg·m/sD．t＝4s时物块的速度为零[思维导引]图象中的纵坐标是合外力，图线与坐标轴所围成图形的面积是合外力的冲量，根据动量定理可知物体动量