360教育网动量考点例析

1、360 教育网动量考点例析（三）教学内容：高三第一轮复习：动量考点例析（三）警示易错试题典型错误之一、忽视动量守恒定律的系统性 动量守恒定律描述的对象是由两个以上的物体构成的系统， 研究的对象具有系统性，若在作用前后丢失任一部分，在解 题时都会得出错误的结论。例 29 一门旧式大炮在光滑的平直轨道上以V=5m/s 的速度匀速前进， 炮身质量为 M=1000kg ，现将一质量为 m=25kg 的炮弹， 以相对炮身的速度大小 u=600m/s 与 V 反向水平射 出，求射出炮弹后炮身的速度 V/ 。错解：根据动量守恒定律有：MV=MV/+m （ uV/ ） ，解得 分析纠错：以地面为参考系，设炮车

2、原运动方向为正方向， 根据动量定律有：（M+m ）V=MV/+m （ uV/）解得典型错误之二、忽视动量守恒定律的矢量性动量守恒定律的表达式是矢量方程，对于系统内各物体相互作用前后均在同一直线上运动的问题，应首先选定正方向，凡与正方向相同的动量取正，反之取负。对于方向未知的动 量一般先假设为正，根据求得的结果再判断假设真伪。例 30 质量为 m 的 A 球以水平速度 V 与静止在光滑的水平面上的质量为3m的B球正碰，A球的速度变为原来的1/2 ,则碰后B球的速度是（以 V的方向为正方向）。A. VB. VC. V/2D.V/2错解：设B球碰后速度为 V/，由动量守恒定律得：，。分析纠错：碰撞后

3、 A球、B球若同向运动，A球速度小于B 球速度， 显然答案中没有， 因此， A 球碰撞后方向一定改变， A 球动量应 m（V/2）。由动量守恒定律得： ， V/=V/2 。故 D 正确。典型错误之三、忽视动量守恒定律的相对性动量守恒定律表达式中各速度必须是相对同一参考系。因为 动量中的速度有相对性，在应用动量守恒定律列方程时，应 注意各物体的速度必须是相对同一参考系的速度。若题设条 件中物体不是相对同一参考系的，必须将它们转换成相对同 一参考系的速度。一般以地面为参考系。例 31 某人在一只静止的小船上练习射击， 船、人和枪 （不 包含子弹）及船上固定靶的总质量为M，子弹质量m，枪口到靶的距离

4、为L,子弹射出枪口时相对于枪口的速率恒为V,当前一颗子弹陷入靶中时，随即发射后一颗子弹，则在发射 完全部 n 颗子弹后，小船后退的距离多大？ （不计水的阻力） 错解：选船、人、枪上固定靶和子弹组成的系统为研究对象， 开始时整个系统处于静止，系统所受合外力为 0，当子弹射 向靶的过程中，系统动量守恒，船将向相反的方向移动。 当第一颗子弹射向靶的过程中，船向相反的方向运动，此时 与船同时运动的物体的总质量为M+ （ n 1） m，当第一颗子弹射入靶中后，根据动量守恒，船会停止运动，系统与初 始状态完全相同。当第二颗子弹射向靶的过程中，子弹与船重复刚才的运动， 直到 n 颗子弹全部射入靶中， 所以在

5、发射完全部 n 颗子弹的 过程中，小船后退的距离应是发射第一颗子弹的过程中小船 后退距离的 n 倍。设子弹运动方向为正方向，在发射第一颗子弹的过程中小船 后退的距离S ,子弹飞行的距离为 L,则由动量守恒定律有： mLM+（n1） mS=0解得： 每颗子弹射入靶的过程中，小船后退的距离都必须是相同， 因此 n 颗子弹全部射入的过程， 小船后退的我总距离为 nS= 。 分析纠错：没有把所有的速度变换成相对于同一参考系的速 度。由于船的速度是相对于地面的，而子弹的速度是相对于 船的，导致船的位移是相对于地面的，而子弹的位移是相对 于船的，所以解答错误。设子弹运动方向为正方向，在发射第一颗子弹的过程

6、中小船 后退的距离为 S ，根据题意知子弹飞行的距离为（ LS）， 则由动量守恒定律有：m（LS） M+ （ n 1） mS=0解得： S= 每颗子弹射入靶的过程中，小船后退的距离都相同，因此 n 颗子弹全部射入的过程，小船后退的总距离为 nS= 。典型错误之四、忽视动量守恒定律的同时性 动量守恒定律方程两边的动量分别是系统在初、末状态的总 动量，初态动量的速度都应该是互相作用前同一时刻的瞬时 速度，末态动量中的速度都必须是相互作用后同一时刻的瞬 时速度。例 32 平静的水面上有一载人小船， 船和人共同质量为 M ， 站立在船上的人手中拿一质量为 m 的物体。起初人相对船静 止，船、人、物体以

7、共同速度 V0 前进，当人相对于船以速 度u向相反方向将物体抛出时，人和船的速度为多大？（水 的阻力不计） 。错解：取人、船、物组成的系统为研究对象，由于水的阻力 不计，系统的动量守恒。以船速 V0 的方向为正方向，设抛出物体后人和船的速度为V，物体对地的速度为(V0 - u)。由动量守恒定律得：(M+m )VO=MV+m (VO - u),解得。分析纠错：错误在于没有注意同时性，应明确物体被抛出的同时，船速已发生变化，不再是原来的 V0,而变成了 V，即 V与u是同一时刻，抛出后物体对地速度是( V u)，而不 是( VO-u )。由动量守恒定律得： ( M+m ) VO=MV+m ( V-

8、 u)解得：典型错误之五、忽视动量定理的矢量性例 33 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、 翻滚并做 各种空中动作的运动项目。一个质量为 6Okg 的运动员，从 离水平网面 3.2m 高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到 离水平网面 5.Om 高处。已知运动员与网接触的时间为 1.2s 。 若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此 力的大小。( g=1Om/s2 ) 错解：将运动员看作质量为 m 的质点，从 h1 高处下落，刚 接触网时速度的大小(向下)， 弹跳后到达的高度为h2 ,刚离网时速度的大小(向上)，以表示接触时间，接 触过程中运动员受到向上的弹力 F 和向下的重力

9、mg 。由动 量定理得：（F mg ） t=mV2 mV1 ,由以上各式解得，, 代入数值得： 。分析纠错：错误原因是忽视了动量定理的矢量性。由动量定理得：（F mg ） t=mV2+mV1,由以上各式解得， 。 代入数值得： 。典型错误之六、运用动量定理解题受力分析掉重力 对于例 33 还有如下一种常见错误： 错解：将运动员看作质量为 m 的质点，从 h1 高处下落，刚 接触网时速度的大小 （向下）， 弹跳后到达的高度为 h2 ，刚离网时速度的大小 （向上） ，以表示接触时间，由 动量定理得：FA t=mV2+mV1?由以上各式解得，代入数值 得： 。分析纠错：错误原因是受力分析时漏掉重力。

10、牛顿运动定律动量能量综合一. 知识要点：本专题以两个定理（动量定理、动能定理） 、两个守恒（动 量守恒、能量守恒）为核心，以力对物体做功，力的冲量为 重点知识，从能量和动量的角度研究力的作用效果和规律。1. 理解冲量、功等概念及动量、动能的关系（1）冲量是描述力对时间积累作用的物理量，在冲量的计 算中，首先应注意冲量是矢量，同一直线上的各冲量方向可 用正、负表示。恒力的冲量可用计算，变力的冲量或是把过 程无限分小或是用动量变化量来代换。另外冲量只决定于力 和时间，与是否运动，向什么方向运动都无关。（2）功的公式中，为质点的位移，是力与位移间的夹角， 不论质点做直线还是曲线运动，恒力对质点做功都

11、可以用上 式计算；对于变力做功的计算，常用方法有无限分小法和利 用功能关系法，把过程无限分小后可认为每小段是恒力做功， 而功能关系有、和。（3）动量和动能都是描述物体运动状态的物理量，其数量 关系为：，。2. 掌握动能定理与机械能守恒定律动能定理是能量转化和守恒在机械运动中的表达，它给出了 各种不同的力做功的代数和与物体动能增加间的定量关系， 应用时要注意：（1）研究对象是质点 （单个物体） ，也有时扩展到质点系统。（2）求时，必须认真分析物理过程，在对物体受力分析的 基础上，一般常见的四种力做功，分别算出各力所做的功， 正功负功要分清，然后求它们的代数和，不要先求合力再求合力所做的功。（3）

12、是动能的增量，抓住物体运动的始态与末态，不管具 体运动的细节，通过公式求出各态的动能，后求，而，是末 态减初态，不能颠倒。对于机械能守恒定律，审题中一旦发现只有重力和弹力做功 时，解题就极为简便，这时可完全不考虑物体运动过程，避 免繁琐的求功运算，而直接抓住运动的始末状态，计算动能 增量与势能增量的代数和，必须满足，应用时注意： 对质点的机械能守恒问题通常采用的表达式，选取初、 末状态中较低处为势能零点，然后确定初、末状态各是什么 能量。 对质点系的机械能守恒问题，则采用的表达式，不再选 取势能零点了，只要弄清初、末状态的势能变化。 定律守恒的条件是：在系统内部只有重力和弹力做功的 情况下，不

13、排除系统内存在另外的力作用，但这些力必须不 做功或做功代数和为零。3. 正确应用动量守恒定律动量守恒定律：相互作用的物体，如果不受外力作用，或它 们所受的外力之和为零，它们的总动量保持不变，表达式为 或。应注意：（1）动量守恒定律研究的对象是一个系统，系统由若干相 互作用的物体组成，其相互作用的内力总是等值反向成对出 现，它们只能使系统内相互作用的物体的动量变化，而不能 改变系统的总动量。（2）动量守恒定律的条件是外力之和为零，其具体类型有 三：系统根本不受外力或系统所受合外力为零；系统所受外 力远小于内力，且作用时间很短；系统在某一方向上合外力 为零，动量在该方向上的分动量守恒。（3）动量守

14、恒定律只对惯性参考系成立。一般应选地面或 相对地面静止或做匀速直线运动的物体作参照物，不能选择 相对地面做加速运动的物体作参照物。另外，动量守恒定律 中各物体的动量是对同一参照物而言的。（4）应用动量守恒定律解题必须规定正方向，然后抓住系 统初、末状态的动量列方程。4. 补充说明 （1）对于机械能守恒定律的应用，关键是守恒的条件，也 就是系统中内力只有重力和弹力做功，机械能守恒，这里最 容易引起混淆的是当弹力是外力时，弹力做功，机械能就不 守恒。（2）在高中阶段，所接触到各种性质的力，它们做功的特 点是：重力、弹力、分子力、 电场力，它们做功与路径无关； 静摩擦力做功只起能量的转移作用，滑动摩

15、擦力做功一定能 起到能量的转化作用，将机械能转化为内能；安培力做正功时，将电能转化为机械能， 做负功时， 将机械能转化为电能 【典型例题】1. 考查变力做功例 1（ 2001 年江西）一个圆柱形的竖直井里存有一定量的 水，井的侧面和底部是密闭的，在井中固定地插着一根两端 开口的薄壁圆管，管和井共轴，管下端未触及井底。在圆管 内有一不漏气的活塞，它可沿圆管上下滑动。开始时，管内 外水面相齐，且活塞恰好接触水面，如图所示。现用卷扬机 通过绳子对活塞施加一个向上的力F ,使活塞缓慢向上移动。已知管筒半径，井的半径，水的密度，大气压，求活塞上升 的过程中拉力所做的功（井和管在水面以上及水面以下的部 分

16、都足够长，不计活塞质量，不计摩擦，重力加速度） 讲解：从开始提升到活塞升至内外水面高度差为的过程中， 活塞始终与管内液体接触，设活塞上升距离为，管外液面下 降距离为，则。因液体体积不变，有得题给。由此可知确定有活塞下面是真空的一段过程。 活塞移动距离从零到的过程中，对于水和活塞这个整体，其 机械能的增量应等于除重力外其他力所做的功，因为始终无 动能，所以机械能的增量也就等于重力势能的增量，即。其他力有管内、外的大气压力和拉力 F,因为液体不可压缩， 所以管内、外大气压力做的总功为：故外力做的功就是拉力 F 的功，由功能关系知即活塞移动距离从到 H 的过程中，液面不变， F 是恒力，且， 做功

17、所以拉力 F 做的总功答案： 评析：本题涉及的知识范围较广，能力要求较高，是一道考 查学生分析问题、分析物理过程的好题。2. 考查冲量的定义及其与运动学、功的关系例 2（1999 年广东）物体在恒定的合外力 F 作用下做直线 运动，在时间内速度由 0 增大到，在时间内速度由增大到， 设 F 在内做的功是，冲量是；在内做的功是，冲量是，那么 （）A. ，B. ，C. ，D. ，讲解：由题意知物体在恒定的合外力 F 作用下做直线运动， 物体加速度恒定，即物体做匀变速直线运动。又物体速度由，由变化量相等， 据知而，所以 由运动学公式，有， ，则，而，所以。答案： D 评析：本题涉及冲量、功有关概念和

18、运动学公式，解此类题 关键是在熟练掌握相关概念及相互关系基础上，进行逻辑推 理得出正确结论。3. 考查动能定理的应用例 3（2000 年山西）如图所示， DO 是水平面， AB 是斜面， 初速为的物体从 D 点出发沿 DBA 滑到顶点 A 时速度刚好为 零，如果斜面改为 AC ，让该物体从 D 点出发沿 DCA 滑到 A 点且速度刚好为零，则物体具有的初速度（已知物体与路面 之间的动摩擦因数处处相同且不为零）A. 大于B. 等于C. 小于D. 取决于斜面的倾角讲解：设物体的质量为，物体与路面之间的动摩擦因数为， 斜面的倾角为，当物体沿 DBA 滑动时，由动能定理有： ， 解得：。由于所得的表达

19、式与无关，故当物体沿 DCA 滑动时初速度 也等于，故正确选项为 B。答案： B评析：本题涉及物体沿粗糙水平面和斜面的两段运动，涉及 滑动摩擦定律，求解时需要假设一些物理量，通过的表达式 与斜面倾角无关得出正确结论，而表达式的推导，可用动能 定理，也可用牛顿运动定律和运动学公式，试题对学生的推 理能力和分析综合能力有较高要求。4. 考查动量守恒定律的应用例 4（ 2001 年全国物理卷）质量为 M 的小船以速度行驶， 船上有两个质量皆为的小孩和，分别静止站在船头和船尾， 现小孩沿水平方向以速率 （相对于静止水面） 向前跃入水中， 然后小孩子沿水平方向以同一速率（相对于静止水面）向后 跃入水中，

20、求小孩跃出后小船的速度。讲解：整个过程中系统所受合外力为零，系统动量守恒，因 两个小孩跳离船后动量的矢量和为零，故有： ，所以。 答案：评析：本题考查动量守恒定律的应用，应用动量守恒定律应 注意矢量性、 系统性、 同时性、相对性。本题中系统的选取、 过程的选取是否恰当对本题的解关系很大，动量守恒定律的 应用重点分析初末状态与中间过程无关，往往取整个过程来 研究。模拟试题】1. 以下说法中正确的是（ ）A. 动量相等的物体，动能也相等B. 物体的动能不变，则动量也不变C. 某力F对物体不做功，则这个力的冲量就为零D. 物体所受到的合冲量为零时，其动量方向不可能变化2. 一个笔帽竖立在桌面上平放的

21、纸条上， 要求把纸条从笔帽下抽出，如果缓慢拉动纸条笔帽必倒；若快速拉纸条，笔帽 可能不倒。这是因为（）A. 缓慢拉动纸条时，笔帽受到冲量小B. 缓慢拉动纸条时，纸条对笔帽的水平作用力小C. 快速拉动纸条时，笔帽受到冲量小D. 快速拉动纸条时，纸条对笔帽的水平作用力小3. 两辆质量相同的小车置于光滑的水平面上， 有一个人静立在a车上。当此人从a车跳到b车上，接着又跳回a车，则 a 车的速率（ ）A. 为 0 B. 等于 b 车速率 C. 大于 b 车速率 D. 小于 b 车速率4. 恒力 F 作用在质量为 m 的物体上，如图所示，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

22、是（ ）A. 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 Ftcos eD. 合力对物体的冲量大小为零5. 为了模拟宇宙大爆炸初的情境， 科学家们使两个带正电的重离子被加速后，沿同一条直线相向运动而发生猛烈碰撞， 若要碰撞前的动能尽可能多地转化为内能，应该设法使两个 重离子在碰撞前的瞬间具有（）A. 相同的速率B. 相同大小的动量C. 相同的动能D. 相同的质量6. 在光滑水平面上，动能为 E0、动量的大小为 P0的小钢球 1 与静止小钢球 2发生碰撞， 碰撞前后球 1 的运动方向相 反。将碰撞后球 1 的动能和动量的大小分别记为 E1

23、、 P1 ， 球2的动能和动量的大小分别记为E2、P2，则不可能有（）A. E1<E0B. p1<p0C. E2>E0D. p2>p07. 如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B 两球在同一直线上运动。 两球质量关系为 mB=2mA ，规定向右为正方向，A、B两球的动量均为 6kg m/s，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为一4kg m/s，则（）A. 左方是A 球，碰撞后A、B 两球速度大小之比为B. 左方是A 球，碰撞后A、B 两球速度大小之比为C. 右方是A 球，碰撞后A、B 两球速度大小之比为D. 右方是 A 球，碰撞后 A、 B 两球速度大小之比为8

24、. 如图所示，质量为M的斜面放在光滑的水平面上，质量为m 的物体由静止开始从斜面的顶端滑到底端，在这过程中 （）A. M、m 组成的系统满足动量守恒B. m 对 M 的冲量等于 M 的动量变化C. m、M 各自的水平方向动量的增量的大小相等D. M 对 m 的支持力的冲量为零9. 一导弹离地面高度 h 水平飞行。 某一时刻， 导弹的速度为V， 突然爆炸成质量相同的 A、B 两块， A、B 同时落到地 面，两落地点相距，两落地点与爆炸前导弹速度在同一竖直 平面内。不计空气阻力。 已知爆炸后瞬间， A 的动能为 EKA ， B 的动能为 EKB ，则 EKA:EKB=。10. 一个质量为m的物体，从静止开始沿倾角为 B的光滑斜面下滑， 在物体速度由 0 增至 V 的过程中， 斜面对物体弹力 的冲量