2025版新教材高中物理第1章动量守恒定律2动量定理课时2用动量定理解决的常见问题课内探究新人教版选择性必修第一册

课时2用动量定理解决的常见问题探究动量定理说明物理现象要点提炼利用动量定理说明生活中的现象主要有三类：1．Δp确定，Δt小则F大，Δt大则F小；2．F确定，Δt小则Δp小，Δt大则Δp大；3．Δt确定，F大则Δp大，F小则Δp小。典例剖析1．如图是很熟悉的物理演示试验，为什么弹性钢片撞击塑料片后，塑料片从钢球下飞出而钢球照旧静止在支柱上？解析：弹性钢片在复原原状的过程中给塑料片一个很大的弹力，塑料片受力，运动状态发生变更，获得较大的速度而从钢球下面穿出，钢球与塑料片之间存在滑动摩擦力，但塑料片与钢球之间的作用时间特殊短，摩擦力的冲量特殊小，钢球的动量变更也特殊小，运动状态几乎不发生变更，所以钢球照旧静止在支柱上。答案：见解析对点训练❶杂技表演时，人用铁锤猛击“大力士”身上的大石块，石裂而人不伤，试分析其中的道理。解析：设大石块的质量为M，铁锤的质量为m，铁锤打击石块前的速度为v，反弹的速度为v′，取向上为正方向，依据动量定理有(F－mg)Δt＝mv′－m(－v)，得铁锤受到大石块的支持力F＝eq\f(mv＋v′,Δt)＋mg。对石块下的人而言，原来受压力为Mg，铁锤的打击将对人产生一附加压力，依据牛顿第三定律，石块受到的冲量F′Δt＝FΔt＝m(v＋v′)＋mgΔt。因人体腹部松软，缓冲时间t较长，人体受到的附加压力F1＝eq\f(Δp,t)＝eq\f(mv＋v′,t)＋eq\f(mgΔt,t)并不大，故人不会受伤(当然，这还和表演者的技术有关，我们不能仿照)。答案：见解析探究应用动量定理处理“流体”问题要点提炼1.流体通常状况下应用动量定理解题，探讨对象为质量确定的物体，相互作用往往就一次，这类题目的探讨对象很明确，作用过程很清晰，解答的难度不大。对于流体，其作用往往是连续的，探讨对象不固定，相互作用过程较困难，求解难度偏大。通常接触的流体有两类，一类是“真流体”，另一类是“类流体”。2．连续流体类问题模型特点及求解思路流体及其特点通常液体流、气体流等被广义地视为“液体”，质量具有连续性，通常已知密度ρ分析步骤1建立“柱状”模型，沿流速v的方向选取一段柱状流体，其横截面积为S2微元探讨，作用时间Δt内的一段柱状流体的长度为Δl，对应的质量为Δm＝ρSvΔt3建立方程，应用动量定理探讨这段柱状流体典例剖析2．人们常说“水滴石穿”，请你依据下面所供应的信息，估算水对石头的冲击力的大小。一瀑布落差为h＝20m，水流量为Q＝0.10m3/s，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，水在最高点和落至石头上后的速度都认为是零。(落在石头上的水马上流走，在探讨石头对水的作用时可以不考虑水的重力，g取10m/s解析：设水滴落下后与石头碰前速度为v，则有mgh＝eq\f(1,2)mv2设时间Δt内有质量为Δm的水冲到石头上，石头对水的作用力为F，由动量定理得：－FΔt＝0－Δmv又因Δm＝ρQΔt联立得：F＝ρQeq\r(2gh)＝2×103N由牛顿第三定律知，水对石头的作用力大小F′＝F＝2×103N方向竖直向下。答案：2×103N，方向竖直向下对点训练❷有一宇宙飞船，它的正面面积为S＝0.98m2，以v＝2×103m/s的速度飞入宇宙微粒尘区，尘区每1m3空间有一个微粒，每一微粒平均质量m解析：选在时间Δt内与飞船碰撞的微粒为探讨对象，其质量应等于底面积为S，高为v·Δt的柱体内微粒的质量M＝mSv·Δt，初动量为0，末动量为Mv。设飞船对微粒的作用力大小为F，由动量定理得F·Δt＝Mv－0则F＝eq\f(Mv,Δt)＝eq\f(mSvΔt·v,Δt)＝mSv2依据牛顿第三定律可知，微粒对飞船的撞击力大小也等于mS