《高考备考指南 物理 》课件-第1讲　动量和动量定理

碰撞与动量守恒第六章

第1讲动量和动量定理核心素养新课程标准命题分析物理观念(1)理解动量和冲量概念；(2)理解和运用动量定理与动量守恒定律；(3)理解碰撞、反冲的定义及物理意义1.考查方式：分析近几年高考，动量定理、动量守恒定律与能量的综合应用是高考热点，题型以计算题为主.主要以选择题、压轴大题考查“物理观念、科学思维”素养，考查频次高；以动量守恒定律实验考查“科学探究”素养，考频较低2.广东命题趋势：动量、冲量的概念.动量定理的内容及表达式.动量守恒定律.碰撞的概念及碰撞的分类.应用动量定理解释现象.应用动量守恒定律解决碰撞、爆炸、反冲问题.“人船”模型及应用.动量知识在科技生活中的应用科学思维(1)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；(2)动量守恒定律应用中的“人船”模型、“木块—滑块”模型、“子弹打木块”模型、“含弹簧”模型科学探究验证动量守恒定律科学态度与责任(1)以生产、生活、高科技为背景的动量定理和动量守恒定律的应用；(2)体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然界的和谐与统一栏目导航01知识

梳理查漏02题点

各个击破03配套训练知识梳理查漏1知识一

动量1.定义：运动物体的质量和____________的乘积称为物体的动量，通常用p来表示.

2.表达式：p＝____________.

3.单位：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【自测1】(多选)下列关于动量的说法正确的是()A.质量大的物体，动量一定大B.质量和速率都相同的物体，动量一定相同C.一个物体的速率改变，它的动量一定改变D.一个物体的运动状态改变，它的动量一定改变CD知识二

冲量1.定义：力和力的____________的乘积称为这个力的冲量.

公式：I＝____________.

2.单位：冲量的单位是

，符号是

.

3.方向：冲量是矢量，冲量的方向与力的方向____________.

作用时间Ft牛·秒

N·s相同【自测2】(多选)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，物体没有被拉动，则经时间t，下列说法正确的是()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FtcosθD.合力对物体的冲量大小为零BD知识三

动量定理1.内容：物体所受

的冲量等于物体

的变化.

公式：I＝____________.

2.表达式：FΔt＝Δp＝p'－p.3.矢量性：动量变化量的方向与____________的方向相同，可以在某一方向上应用动量定理.

合外力动量mv末－mv初合外力【自测3】(2023年广州模拟)如图所示，一个质量为0.2kg的垒球，以20m/s的水平速度飞至球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为40m/s，设球棒与垒球的作用时间为0.01s，下列说法正确的是()A.球棒对垒球不做功B.球棒对垒球做负功C.球棒对垒球的平均作用力大小为400ND.球棒对垒球的平均作用力大小为1200ND

题点各个击破2命题点一对动量和冲量的理解［自修掌握类］

1.动能、动量、动量变化量的比较

项目动能动量动量变化量定义物体由于运动而具有的能量物体的质量和速度的乘积物体末动量与初动量的矢量差定义式p＝mvΔp＝p'－p项目动能动量动量变化量标矢性标量矢量矢量特点状态量状态量过程量关联方程联系(1)都是相对量，与参考系的选取有关，通常选取地面为参考系(2)若物体的动能发生变化，则动量一定也发生变化；但动量发生变化时动能不一定发生变化2.关于动量变化量的几点说明(1)动量的变化量是矢量，遵循平行四边形定则.其方向与速度的改变量方向相同.(2)如果初、末动量在同一直线上，首先规定正方向，再用正负表示初末动量p1、p2，根据公式Δp＝p2－p1，求出动量的变化量，如图甲、乙所示.(3)如果初末动量不在同一直线上，需使用平行四边形定则，求出动量的变化量Δp，如图丙所示.3.冲量与功的比较

项目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I＝Ft(F为恒力)W＝Flcosα(F为恒力)标矢性矢量标量意义(1)表示力对时间的累积；(2)是动量变化的量度(1)表示力对空间的累积；(2)是能量变化多少的量度共同点都是过程量，都与力的作用过程相互联系4.冲量的四种计算方法

公式法利用定义式I＝Ft计算冲量，此方法仅适用于恒力的冲量，无须考虑物体的运动状态图像法利用F－t图像计算，F－t图像围成的面积表示冲量，此法既可以计算恒力的冲量，也可以计算变力的冲量平均值法动量定理法如果物体受到大小或方向变化的力的作用，则不能直接用I＝Ft求变力的冲量，可以求出该力作用下物体动量的变化量，由I＝Δp求变力的冲量例1

“天问一号”探测器4台推力均为120N的发动机同时点火向同方向喷气，工作20s顺利完成轨道修正.工作期间的推力视为恒力且忽略“天问一号”所受的万有引力，此过程中“天问一号”的()A.动量变化量为9600kg·m/sB.动能变化量为9600JC.动量变化量为2400kg·m/sD.动能变化量为2400JA

【解析】由题意可知，四台发动机同时工作，其推力的合力为F＝4×120

N＝480

N，工作20

s，“天问一号”探测器获得冲量I＝Ft＝480×20

N·s＝9

600

N·s，由动量定理I＝Ft＝mv＝9

600

kg·m/s，A正确，C错误；题设条件只给出了推力和时间，没有给出推力作用的位移，不能求出合外力的功，也不能求出动能的变化量，故B、D错误.

B2.(多选)(2023年广东卷)某同学受电动窗帘的启发，设计了如图所示的简化模型.多个质量均为1kg的滑块可在水平滑轨上滑动，忽略阻力.开窗帘过程中，电机对滑块1施加一个水平向右的恒力F，推动滑块1以0.40m/s的速度与静止的滑块2碰撞，碰撞时间为0.04s，碰撞结束后瞬间，两滑块的共同速度为0.22m/s.关于两滑块的碰撞过程，下列说法正确的有()A.该过程动量守恒B.滑块1受到合外力的冲量大小为0.18N·sC.滑块2受到合外力的冲量大小为0.40N·sD.滑块2受到滑块1的平均作用力大小为5.5NBD【解析】取向右为正方向，滑块1和滑块2组成的系统的初动量为p1＝mv1＝1×0.40

kg·

m/s＝0.40

kg·

m/s，碰撞后的动量为p2＝2mv2＝2×1×0.22

kg·

m/s＝0.44

kg·

m/s，则滑块的碰撞过程动量不守恒，A错误；对滑块1，有I1＝mv2－mv1＝1×0.22

kg·

m/s－1×0.40

kg·

m/s＝－0.18

kg·

m/s，负号表示方向水平向左，B正确；对滑块2，有I2＝mv2＝1×0.22

kg·

m/s＝0.22

kg·

m/s，C错误；对滑块2根据动量定理有FΔt＝I2，解得F＝5.5

N，则滑块2受到滑块1的平均作用力大小为5.5

N，D正确.3.(多选)(2023年深圳模拟)安全带是汽车行驶过程中生命安全的保障带.如图，在汽车正面碰撞测试中，汽车以72km/h的速度发生碰撞.车内假人的质量为50kg，使用安全带时，假人用时0.8s停下；不使用安全带时，假人与前方碰撞，用时0.2s停下.以下说法正确的是()A.碰撞过程中，汽车和假人的总动量守恒B.无论是否使用安全带，假人动量变化量相同C.使用安全带时，假人受到的平均作用力约为1250ND.不使用安全带时，假人受到的平均作用力约为2500NBC【解析】碰撞过程中，汽车和假人组成的系统受撞击力作用，总动量不守恒，A错误；假人的初动量为p＝mv0，末动量都为0，所以无论是否使用安全带，假人动量变化量相同，B正确；使用安全带时，根据动量定理有Ft＝0－p，解得F＝1

250

N，假人受到的平均作用力约为1

250

N，C正确；不使用安全带时，根据动量定理有F't'＝0－p，解得F'＝5

000

N，假人受到的平均作用力约为5

000

N，D错误.命题点二动量定理的理解和应用［师生共研类］

1.动量定理的理解(1)动量定理不仅适用于恒定的力，也适用于随时间变化的力.变力的情况下，动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值.(2)动量定理的表达式FΔt＝Δp是矢量式，运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向，公式中的F是物体或系统所受的合力.2.用动量定理解题的基本思路

例2

(多选)(2022年全国卷)质量为1kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，F与时间t的关系如图所示.已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小g取10m/s2.则()A.4s时物块的动能为零B.6s时物块回到初始位置C.3s时物块的动量为12kg·m/sD.0~6s时间内F对物块所做的功为40JAD

B【解析】墙壁受到江水冲击的面积为S，则Δt时间内流过的水的质量为Δm＝ρSvΔt，以水流运动方向为正方向，水在与墙壁碰撞的过程中，根据动量定理可得F·Δt＝0－Δm·v，解得F＝－ρSv2，负号表示水受到的作用力与水运动方向相反，则墙壁受到江水的冲击力大小为ρSv2，B正确.2.如图所示，学生练习用头颠球.某一次足球由静止自由下落80cm，被重新顶起，离开头部后竖直上升的最大高度仍为80cm.已知足球与头部的作用时间为0.1s，足球的质量为0.4kg，重力加速度g取10m/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3.2kg·m/sC.足球与头部作用过程中动量变化量大小为3.2kg·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3.2N·sC

3.(多选)(2020年全国卷Ⅰ)水平冰面上有一固定的竖直挡板，一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上，他把一质量为4.0kg的静止物块以大小为5.0m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板，运动员获得退行速度；物块与挡板弹性碰撞，速度反向，追上运动员时，运动员又把物块推向挡板，使其再一次以大小为5.0m/s的速度与挡板弹性碰撞.总共经过这样8次推物块后，运动员退行速度的大小大于5.0m/s，反弹的物块不能再追上运动员.不计冰面的摩擦力，该运动员的质量可能为()A.48kg

B.53kgC.58kg

D.63kgBC

命题点三用动量定理解释生活中的现象和计算流体问题［师生共研类］

模型一

流体类问题

流体及其特点通常液体流、气体流等被广义地视为“流体”，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的方向选取一段柱形流体，其横截面积为S2微元研究，作用时间Δt内的一段柱形流体的长度为Δl，对应的质量为Δm＝ρSvΔt3建立方程，应用动量定理研究这段柱状流体模型二

微粒类问题

微粒及其特点通常电子流、光子流、尘埃等被广义地视为“微粒”，质量具有独立性，通常给出单位体积内粒子数n分析步骤1建立“柱体”模型，沿运动的方向选取一段微元，柱体的横截面积为S2微元研究，作用时间Δt内一段柱形流体的长度为Δl，对应的体积为ΔV＝Sv0Δt，则微元内的粒子数N＝nv0SΔt3