《 备考指南 物理 》课件-第6章 第1讲

碰撞与动量守恒第六章核心素养新课程标准物理观念(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”模型核心素养新课程标准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命题分析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第1讲动量和动量定理栏目导航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知识一1．定义：运动物体的质量和________的乘积叫作物体的动量，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．动量速度

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

知识二1．定义：力和力的____________的乘积叫作这个力的冲量．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________．冲量作用时间

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．动量定理合外力

动量

mv末－mv初

合外力

【自测3】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，小球只受重力，故加速度不变，小球做斜向上抛运动，速度先减小后增大，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，D正确.题点各个击破21．动能、动量、动量变化量的比较命题点一对动量和冲量的理解[自修掌握类]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例1

(2022年辽宁建平联考)“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．工作期间推力视为恒力且忽略“天问一号”所受万有引力，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2400J【答案】A【解析】由题意可知，四台发动机同时工作，其推力的合力为F＝4×120N＝480N，工作20s“天问一号”探测器获得冲量I＝Ft＝480×20N·s＝9600N·s，由动量定理I＝Ft＝mv＝9600kg·m/s，A正确，C错误；由题设的条件中，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，所以不能求出动能的变化量，故B、D错误．1．(2021年广东南雄中学月考)“比冲”是火箭发动机性能的一个重要指标，是指发动机每燃烧1kg推进剂所产生的冲量，比冲值越大，发动机的推进性能越高．下面四个选项中，表示“比冲”的单位正确的是 (

)A．N

B．m/sC．m/s2

D．N·s【答案】B2．(多选)地动仪是世界上最早的感知地震的装置，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】AC3．(2021年辽宁调研)如图所示，垫球是排球运动中通过手臂的迎击动作，使来球从垫击面上反弹出去的一项击球技术，若某次从垫击面上反弹出去竖直向上运动的排球，之后又落回到原位置，设整个运动过程中排球所受阻力大小不变，则 (

)A．球从击出到落回的时间内，重力的冲量为零B．球从击出到落回的时间内，空气阻力的冲量为零C．球上升阶段阻力的冲量小于下降阶段阻力的冲量D．球上升阶段动量的变化量等于下降阶段动量的变化量【答案】C【解析】整个过程中，重力不为零，作用时间不为零，根据IG＝mgt可知，重力冲量不为零，A错误；由于整个过程中，阻力都做负功，因此上升阶段的平均速度大于下降阶段的平均速度，即上升过程所用时间比下降过程所用时间少，根据If＝ft可知上升阶段阻力的冲量小于下降阶段阻力的冲量，整个过程中阻力的冲量不为零，B错误，C正确；设初速度为v0，上升阶段，初速度为v0，末速度为零，动量变化量为Δp1＝0－mv0＝－mv0，下降阶段，初速度为零，末速度小于v0，动量变化量为Δp2<mv0－0＝mv0，两者不相等，D错误．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．命题点二动量定理的理解和应用[师生共研类]2．用动量定理解题的基本思路例2

(2021年广东适应性考试)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·s【答案】C1．(2020年全国卷Ⅰ)行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体．若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是 (

)A．增加了司机单位面积的受力大小B．减少了碰撞前后司机动量的变化量C．将司机的动能全部转换成汽车的动能D．延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积【答案】D【解析】行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内安全气囊被弹出并瞬间充满气体，增大了司机的受力面积，减少了司机单位面积的受力大小，延长了司机的受力时间，A错误，D正确；碰撞前司机的动量等于其质量与速度的乘积，碰撞后司机的动量为零，所以安全气囊不能减少碰撞前后司机动量的变化量，B错误；司机与气囊的碰撞为非弹性碰撞，有能量损失，司机的动能未完全转换成汽车的动能，C错误．2．(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8次这样推物块后，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．53kg

C．58kg

D．63kg【答案】BC3．(2021年山东卷)海鸥捕到外壳坚硬的鸟蛤(贝类动物)后，有时会飞到空中将它丢下，利用地面的冲击打碎硬壳．一只海鸥叼着质量m＝0.1kg的鸟蛤，在H＝20m的高度以v0＝15m/s的水平速度飞行时，松开嘴巴让鸟蛤落到水平地面上．重力加速度g取10m/s2，忽略空气阻力．(1)若鸟蛤与地面的碰撞时间Δt＝0.005s，弹起速度可忽略，求碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力的大小F；(碰撞过程中不计重力)(2)在海鸥飞行方向正下方的地面上，有一与地面平齐、长度L＝6m的岩石，以岩石左端为坐标原点，建立如图所示坐标系．若海鸥水平飞行的高度仍为20m，速度大小在15～17m/s之间，为保证鸟蛤一定能落到岩石上，求释放鸟蛤位置的x坐标范围．(2)若释放鸟蛤的初速度为v1＝15m/s，设击中岩石左端时，释放点的x坐标为x1，击中右端时，释放点的x坐标为x2，得x1＝v1t，x2＝x1＋L，联立，代入数据得x1＝30m，x2＝36m.若释放鸟蛤时的初速度为v2＝17m/s，设击中岩石左端时，释放点的x坐标为x1′，击中右端时，释放点的x坐标为x2′，得x1′＝v2t，x2′＝x1′＋L，联立，代入数据得x′1＝34m，x2′＝40m.综上得x坐标区间[34m,36m]．思维导悟动量定理的应用技巧1．应用I＝Δp求变力的冲量如果物体受到大小或方向改变的力的作用，则不能直接用I＝Ft求冲量，但可以求出该力作用下物体动量的变化量Δp，等效代换得出变力的冲量I.2．应用Δp＝FΔt求动量的变化例如，在曲线运动中，速度方向时刻在变化，求动量变化(Δp＝p2－p1)需要应用矢量运算方法，计算比较复杂．如果作用力是恒力，可以求恒力的冲量，等效代换得出动量的变化．模型一流体类问题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]模型二微粒类问题例3

(2022年辽宁六校开学考)从同样高度自由落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎．关于此现象分析正确的是 (

)A．玻璃杯掉在草地上时动量小B．玻璃杯掉在草地上动量的改变量小C．草地对玻璃杯的冲量小D．玻璃杯掉在草地上动量变化率小【答案】D【解析】杯子从同一高度落下，故到达地面时的速度一定相等，故着地时动量相等；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I＝Δp可知，冲量也相等，A、B、C错误；但在草地上，由于草地的缓冲使接触时间变长，由I＝Ft＝Δp可知，杯子受到的作用力较小，即玻璃杯掉在草地上动量变化率小，D正确．1．(2022年揭阳惠来一中开学考)某“跑酷”运动员在从距离地面某高处一跃而下，该运动员双脚落地时采用弯曲膝盖的方式使得自身重心继续下降一段时间后静止，忽略空气阻力，则关于运动员落地后的动作作用，下列说法正确的是

(

)A．减小运动员落地过程中所受合外力的冲量B．减小运动员落地过程中地面对运动员的力C．减小运动员落地过程中动量的变化D．减小运动员落地过程中动能的变化【答案】B【解析】该运动员落地后双脚落地时采用弯曲膝盖的方式使得自身重心继续下降一段时间后静止，落地后运动员动量、动能的变化不变，但延长了速度减为零的时间，根据动量定理I＝F合t＝(F－mg)t＝0－mv，运动员落地过程中所受合外力的冲量不变，减小了运动员