高考物理一輪復(fù)習(xí)講義專題9.1　動(dòng)量定理及應(yīng)用（原卷版）

專題9.1動(dòng)量定理及應(yīng)用【講】【講核心素養(yǎng)】1.物理觀念：動(dòng)量、沖量。（1）理解沖量和動(dòng)量的定義及物理意義。（2）會(huì)正確計(jì)算動(dòng)量與沖量。2.科學(xué)思維：動(dòng)量定理。（1）.1.能用動(dòng)量定理解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象。（2）2.能利用動(dòng)量定理解決相關(guān)問題，會(huì)在流體力學(xué)中建立“柱狀”模型。3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：在生產(chǎn)、生活情境中，體驗(yàn)動(dòng)量定理的應(yīng)用。通過理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)，理解動(dòng)量定理，能用其解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。【講考點(diǎn)題型】【知識(shí)點(diǎn)一】對沖量的理解1.對沖量的理解（1）沖量的兩性①時(shí)間性：沖量不僅與力有關(guān)，還與力的作用時(shí)間有關(guān)，恒力的沖量等于該力與該力的作用時(shí)間的乘積。②矢量性：對于方向恒定的力來說，沖量的方向與力的方向一致；對于作用時(shí)間內(nèi)方向變化的力來說，沖量的方向與相應(yīng)時(shí)間內(nèi)物體動(dòng)量改變量的方向一致。（2）作用力和反作用力的沖量：一定等大、反向，但與作用力和反作用力做的功之間并無必然聯(lián)系。（3）沖量與功的比較沖量功定義作用在物體上的力和力的作用時(shí)間的乘積作用在物體上的力和物體在力的方向上的位移的乘積單位N·sJ公式I＝Ft（F為恒力）W＝Flcosα（F為恒力）標(biāo)矢性矢量標(biāo)量意義①表示力對時(shí)間的累積②是動(dòng)量變化的量度①表示力對空間的累積②是能量變化多少的量度都是過程量，都與力的作用過程相聯(lián)系（4）動(dòng)量、沖量、動(dòng)能、動(dòng)量變化量的比較名稱項(xiàng)目動(dòng)量沖量動(dòng)能動(dòng)量變化量定義物體的質(zhì)量和速度的乘積作用在物體上的力和力的作用時(shí)間的乘積物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量物體末動(dòng)量與初動(dòng)量的矢量差定義式p＝mvI＝Ft（F為恒力）Ek＝eq\f(1,2)mv2Δp＝p′－p矢量性矢量矢量標(biāo)量矢量特點(diǎn)狀態(tài)量狀態(tài)量狀態(tài)量過程量關(guān)聯(lián)方程Ek＝eq\f(p2,2m)，Ek＝eq\f(1,2)pv，p＝eq\r(2mEk)，p＝eq\f(2Ek,v)【例1】（2022·湖北·高考真題）一質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)，在前一段時(shí)間內(nèi)速度大小由v增大到2v，在隨后的一段時(shí)間內(nèi)速度大小由2v增大到5v。前后兩段時(shí)間內(nèi)，合外力對質(zhì)點(diǎn)做功分別為W1和W2，合外力的沖量大小分別為I1和I2。下列關(guān)系式一定成立的是（）A．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念。要求考生能明辨相關(guān)物理概念的定義及計(jì)算法則?！咀兪接?xùn)練1】（2022·廣西柳州·模擬預(yù)測）一質(zhì)量為2kg的物塊在合外力F的作用下從靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng)。F隨時(shí)間t變化的圖像如圖，則（）A．0~2s內(nèi)合外力F的沖量為4N·s B．t=2s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為2kg·m/sC．0~4s內(nèi)合外力F的沖量為0 D．t=4s時(shí)物塊的速度為零【方法總結(jié)】求動(dòng)量變化量或沖量的方法【知識(shí)點(diǎn)二】動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用1．內(nèi)容：物體在一個(gè)過程中所受力的沖量等于它在這個(gè)過程始末的動(dòng)量變化量．2．公式：F（t′－t）＝mv′－mv或I＝p′－p.3．對動(dòng)量定理的理解（1）Ft＝p′－p是矢量式，兩邊不僅大小相等，而且方向相同．式中Ft是物體所受的合外力的沖量．（2）Ft＝p′－p除表明兩邊大小、方向的關(guān)系外，還說明了兩邊的因果關(guān)系，即合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因．（3）由Ft＝p′－p，得F＝eq\f(p′－p,t)＝eq\f(Δp,t)，即物體所受的合外力等于物體動(dòng)量的變化率．（4）當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)包含多個(gè)不同過程時(shí)，可分段應(yīng)用動(dòng)量定理求解，也可以全過程應(yīng)用動(dòng)量定理．【方法總結(jié)】1.用動(dòng)量定理解題的基本思路2.對過程較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，可分段用動(dòng)量定理，也可整個(gè)過程用動(dòng)量定理。考點(diǎn)三、應(yīng)用動(dòng)量定理處理流體沖擊力問題題型一用動(dòng)量定理解釋生活中的現(xiàn)象【例2】（2022·廣東·博羅中學(xué)模擬預(yù)測）人從高處跳到地面，為了安全，一般都是讓腳尖先著地，接著讓整個(gè)腳底著地，并讓人下蹲，這樣做是為了（）A．減小人受到的沖量B．增大人受到的沖量C．延長與地面的作用時(shí)間，從而減小人受到的作用力D．延長與地面的作用時(shí)間，從而減小人動(dòng)量的變化【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念、科學(xué)思維。要求考生正確理解動(dòng)量定理的意義?！咀兪接?xùn)練2】（2022·湖南·岳陽市教育科學(xué)技術(shù)研究院三模）快遞運(yùn)輸時(shí)，我們經(jīng)?？吹剑行┮讚p壞物品外面都會(huì)利用充氣袋進(jìn)行包裹，這種做法的好處是（）A．可以大幅度減小某顛簸過程中物品所受合力的沖量B．可以大幅度減小某顛簸過程中物品動(dòng)量的變化C．可以使某顛籟簸過程中物品動(dòng)量變化的時(shí)間延長D．可以使某顛簸過程中物品動(dòng)量對時(shí)間的變化率增加【必備知識(shí)】應(yīng)用動(dòng)量定理解釋的兩類物理現(xiàn)象（1）當(dāng)物體的動(dòng)量變化量一定時(shí)，力的作用時(shí)間Δt越短，力F就越大，力的作用時(shí)間Δt越長，力F就越小，如玻璃杯掉在水泥地上易碎，而掉在沙地上不易碎。（2）當(dāng)作用力F一定時(shí)，力的作用時(shí)間Δt越長，動(dòng)量變化量Δp越大，力的作用時(shí)間Δt越短，動(dòng)量變化量Δp越小。題型二動(dòng)量定理在多過程問題中的應(yīng)用應(yīng)用動(dòng)量定理解決多過程問題的方法與動(dòng)能定理類似，有分段列式和全程列式兩種思路．【例3】（2022·全國·高三課時(shí)練習(xí)）某體重為60kg的“跑酷”運(yùn)動(dòng)員在從距離地高1.8m處一躍而下（可認(rèn)為其初速度為0），該運(yùn)動(dòng)員雙腳落地時(shí)采用彎曲膝蓋的方式使得自身重心繼續(xù)下降0.5s后靜止。重力加如速度g=10m/s2，忽略空氣阻力，則地面對該運(yùn)動(dòng)員的平均沖擊力大約是（）A．550N B．660N C．990N D．1320N【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維?！咀兪接?xùn)練3】（2022·廣東廣州·模擬預(yù)測）有的人會(huì)躺著看手機(jī)，若手機(jī)不慎膚落，會(huì)對人眼造成傷害。若手機(jī)質(zhì)量為150g，從離人眼25cm處無初速不慎跌落，碰到眼睛后手機(jī)反彈8mm，眼睛受到手機(jī)的沖擊時(shí)間為0.1s，取重力加速度g=10m/s2。對手機(jī)撞擊人眼的過程中，下列分析錯(cuò)誤的是（）A．手機(jī)對人眼的沖擊力大小約為4N B．手機(jī)受到的沖量大小約為0.4N·sC．手機(jī)動(dòng)量變化量大小約為0.4kg·m/s D．手機(jī)動(dòng)量的變化率大小約為4kg·m/s2題型三動(dòng)量定理與圖象的結(jié)合【例4】（2022·全國·高考真題）（多選）質(zhì)量為SKIPIF1<0的物塊在水平力F的作用下由靜止開始在水平地面上做直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。已知物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，重力加速度大小取SKIPIF1<0。則（）A．SKIPIF1<0時(shí)物塊的動(dòng)能為零B．SKIPIF1<0時(shí)物塊回到初始位置C．SKIPIF1<0時(shí)物塊的動(dòng)量為SKIPIF1<0D．SKIPIF1<0時(shí)間內(nèi)F對物塊所做的功為SKIPIF1<0【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維?！咀兪接?xùn)練4】（多選）（2022·湖北·黃石市有色第一中學(xué)高三期末）如圖甲，足夠長的光滑斜面傾角為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0時(shí)質(zhì)量為SKIPIF1<0的物塊在沿斜面方向的力SKIPIF1<0作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，設(shè)沿斜面向上為力SKIPIF1<0的正方向，力SKIPIF1<0隨時(shí)間SKIPIF1<0的變化關(guān)系如圖乙。取物塊的初始位置為零勢能位置，重力加速度SKIPIF1<0取SKIPIF1<0，則物塊（）A．在SKIPIF1<0時(shí)間內(nèi)合外力的功率為SKIPIF1<0 B．在SKIPIF1<0時(shí)動(dòng)能為SKIPIF1<0C．在SKIPIF1<0時(shí)機(jī)械能為SKIPIF1<0 D．在SKIPIF1<0時(shí)速度大小為SKIPIF1<0【必備知識(shí)】變力的沖量①作出F－t圖線，圖線與t軸所圍的面積即為變力的沖量，如圖所示．②對于易確定始、末時(shí)刻動(dòng)量的情況，可用動(dòng)量定理求解．【知識(shí)點(diǎn)三】應(yīng)用動(dòng)量定理處理“流體模型”1.研究對象選取流體為研究對象，如水、空氣等。2.研究方法隔離出一定形狀的一部分流體作為研究對象，然后列式求解。3.基本思路（1）在極短時(shí)間Δt內(nèi)，取一小柱體作為研究對象。（2）求小柱體的體積ΔV＝SvΔt（3）求小柱體質(zhì)量Δm＝ρΔV＝ρSvΔt（4）求小柱體的動(dòng)量變化Δp＝Δmv＝ρv2SΔt（5）應(yīng)用動(dòng)量定理FΔt＝Δp【例5】（2022·山東·模擬預(yù)測）（多選）中華神盾防空火控系統(tǒng)會(huì)在目標(biāo)來襲時(shí)射出大量子彈顆粒，在射出方向形成一個(gè)均勻分布、持續(xù)時(shí)間SKIPIF1<0、橫截面積為SKIPIF1<0的圓柱形彈幕，每個(gè)子彈顆粒的平均質(zhì)量為SKIPIF1<0，每SKIPIF1<0有一個(gè)子彈顆粒，所有子彈顆粒以SKIPIF1<0射入目標(biāo)，并射停目標(biāo)，停在目標(biāo)體內(nèi)。下列說法正確的是（）A．所形成彈幕的總體積SKIPIF1<0B．所形成彈幕的總質(zhì)量SKIPIF1<0C．彈幕對目標(biāo)形成的沖量大小SKIPIF1<0D．彈幕對目標(biāo)形成的沖擊力大小SKIPIF1<0【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念與科學(xué)思維。要求考生能正確建立物理模型并運(yùn)用物理規(guī)律解決問題?！咀兪接?xùn)練5】（2022·全國·高三課時(shí)練習(xí)）運(yùn)動(dòng)員在水上做飛行運(yùn)動(dòng)表演。他操控噴射式懸浮飛行器將水帶豎直送上來的水反轉(zhuǎn)180°后向下噴出，令自己懸停在空中，如圖所示。已知運(yùn)動(dòng)員與裝備的總質(zhì)量為90kg，兩個(gè)噴嘴的直徑均為10cm，重力加速度g取10m/s2，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，則噴嘴處噴水的速度大約為（