《高考備考指南 物理 》課件-第1講　動(dòng)量和動(dòng)量定理

碰撞與動(dòng)量守恒第六章

第1講動(dòng)量和動(dòng)量定理核心素養(yǎng)新課程標(biāo)準(zhǔn)命題分析物理觀念(1)理解動(dòng)量和沖量概念；(2)理解和運(yùn)用動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律；(3)理解碰撞、反沖的定義及物理意義1.考查方式：分析近幾年高考，動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律與能量的綜合應(yīng)用是高考熱點(diǎn)，題型以計(jì)算題為主.主要以選擇題、壓軸大題考查“物理觀念、科學(xué)思維”素養(yǎng)，考查頻次高；以動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)考查“科學(xué)探究”素養(yǎng)，考頻較低2.廣東命題趨勢：動(dòng)量、沖量的概念.動(dòng)量定理的內(nèi)容及表達(dá)式.動(dòng)量守恒定律.碰撞的概念及碰撞的分類.應(yīng)用動(dòng)量定理解釋現(xiàn)象.應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決碰撞、爆炸、反沖問題.“人船”模型及應(yīng)用.動(dòng)量知識在科技生活中的應(yīng)用科學(xué)思維(1)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；(2)動(dòng)量守恒定律應(yīng)用中的“人船”模型、“木塊—滑塊”模型、“子彈打木塊”模型、“含彈簧”模型科學(xué)探究驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律科學(xué)態(tài)度與責(zé)任(1)以生產(chǎn)、生活、高科技為背景的動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用；(2)體會(huì)用守恒定律分析物理問題的方法，體會(huì)自然界的和諧與統(tǒng)一欄目導(dǎo)航01知識

梳理查漏02題點(diǎn)

各個(gè)擊破03配套訓(xùn)練知識梳理查漏1知識一

動(dòng)量1.定義：運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和____________的乘積稱為物體的動(dòng)量，通常用p來表示.

2.表達(dá)式：p＝____________.

3.單位：kg·m/s.4.標(biāo)矢性：動(dòng)量是矢量，其方向和

方向相同.

速度mv速度【自測1】(多選)下列關(guān)于動(dòng)量的說法正確的是()A.質(zhì)量大的物體，動(dòng)量一定大B.質(zhì)量和速率都相同的物體，動(dòng)量一定相同C.一個(gè)物體的速率改變，它的動(dòng)量一定改變D.一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，它的動(dòng)量一定改變CD知識二

沖量1.定義：力和力的____________的乘積稱為這個(gè)力的沖量.

公式：I＝____________.

2.單位：沖量的單位是

，符號是

.

3.方向：沖量是矢量，沖量的方向與力的方向____________.

作用時(shí)間Ft牛·秒

N·s相同【自測2】(多選)恒力F作用在質(zhì)量為m的物體上，如圖所示，由于地面對物體的摩擦力較大，物體沒有被拉動(dòng)，則經(jīng)時(shí)間t，下列說法正確的是()A.拉力F對物體的沖量大小為零B.拉力F對物體的沖量大小為FtC.拉力F對物體的沖量大小是FtcosθD.合力對物體的沖量大小為零BD知識三

動(dòng)量定理1.內(nèi)容：物體所受

的沖量等于物體

的變化.

公式：I＝____________.

2.表達(dá)式：FΔt＝Δp＝p'－p.3.矢量性：動(dòng)量變化量的方向與____________的方向相同，可以在某一方向上應(yīng)用動(dòng)量定理.

合外力動(dòng)量mv末－mv初合外力【自測3】(2023年廣州模擬)如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為0.2kg的壘球，以20m/s的水平速度飛至球棒，被球棒打擊后反向水平飛回，速度大小變?yōu)?0m/s，設(shè)球棒與壘球的作用時(shí)間為0.01s，下列說法正確的是()A.球棒對壘球不做功B.球棒對壘球做負(fù)功C.球棒對壘球的平均作用力大小為400ND.球棒對壘球的平均作用力大小為1200ND

題點(diǎn)各個(gè)擊破2命題點(diǎn)一對動(dòng)量和沖量的理解［自修掌握類］

1.動(dòng)能、動(dòng)量、動(dòng)量變化量的比較

項(xiàng)目動(dòng)能動(dòng)量動(dòng)量變化量定義物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量物體的質(zhì)量和速度的乘積物體末動(dòng)量與初動(dòng)量的矢量差定義式p＝mvΔp＝p'－p項(xiàng)目動(dòng)能動(dòng)量動(dòng)量變化量標(biāo)矢性標(biāo)量矢量矢量特點(diǎn)狀態(tài)量狀態(tài)量過程量關(guān)聯(lián)方程聯(lián)系(1)都是相對量，與參考系的選取有關(guān)，通常選取地面為參考系(2)若物體的動(dòng)能發(fā)生變化，則動(dòng)量一定也發(fā)生變化；但動(dòng)量發(fā)生變化時(shí)動(dòng)能不一定發(fā)生變化2.關(guān)于動(dòng)量變化量的幾點(diǎn)說明(1)動(dòng)量的變化量是矢量，遵循平行四邊形定則.其方向與速度的改變量方向相同.(2)如果初、末動(dòng)量在同一直線上，首先規(guī)定正方向，再用正負(fù)表示初末動(dòng)量p1、p2，根據(jù)公式Δp＝p2－p1，求出動(dòng)量的變化量，如圖甲、乙所示.(3)如果初末動(dòng)量不在同一直線上，需使用平行四邊形定則，求出動(dòng)量的變化量Δp，如圖丙所示.3.沖量與功的比較

項(xiàng)目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共同點(diǎn)都是過程量，都與力的作用過程相互聯(lián)系4.沖量的四種計(jì)算方法

公式法利用定義式I＝Ft計(jì)算沖量，此方法僅適用于恒力的沖量，無須考慮物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)圖像法利用F－t圖像計(jì)算，F(xiàn)－t圖像圍成的面積表示沖量，此法既可以計(jì)算恒力的沖量，也可以計(jì)算變力的沖量平均值法動(dòng)量定理法如果物體受到大小或方向變化的力的作用，則不能直接用I＝Ft求變力的沖量，可以求出該力作用下物體動(dòng)量的變化量，由I＝Δp求變力的沖量例1

“天問一號”探測器4臺推力均為120N的發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)點(diǎn)火向同方向噴氣，工作20s順利完成軌道修正.工作期間的推力視為恒力且忽略“天問一號”所受的萬有引力，此過程中“天問一號”的()A.動(dòng)量變化量為9600kg·m/sB.動(dòng)能變化量為9600JC.動(dòng)量變化量為2400kg·m/sD.動(dòng)能變化量為2400JA

【解析】由題意可知，四臺發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)工作，其推力的合力為F＝4×120

N＝480

N，工作20

s，“天問一號”探測器獲得沖量I＝Ft＝480×20

N·s＝9

600

N·s，由動(dòng)量定理I＝Ft＝mv＝9

600

kg·m/s，A正確，C錯(cuò)誤；題設(shè)條件只給出了推力和時(shí)間，沒有給出推力作用的位移，不能求出合外力的功，也不能求出動(dòng)能的變化量，故B、D錯(cuò)誤.

B2.(多選)(2023年廣東卷)某同學(xué)受電動(dòng)窗簾的啟發(fā)，設(shè)計(jì)了如圖所示的簡化模型.多個(gè)質(zhì)量均為1kg的滑塊可在水平滑軌上滑動(dòng)，忽略阻力.開窗簾過程中，電機(jī)對滑塊1施加一個(gè)水平向右的恒力F，推動(dòng)滑塊1以0.40m/s的速度與靜止的滑塊2碰撞，碰撞時(shí)間為0.04s，碰撞結(jié)束后瞬間，兩滑塊的共同速度為0.22m/s.關(guān)于兩滑塊的碰撞過程，下列說法正確的有()A.該過程動(dòng)量守恒B.滑塊1受到合外力的沖量大小為0.18N·sC.滑塊2受到合外力的沖量大小為0.40N·sD.滑塊2受到滑塊1的平均作用力大小為5.5NBD【解析】取向右為正方向，滑塊1和滑塊2組成的系統(tǒng)的初動(dòng)量為p1＝mv1＝1×0.40

kg·

m/s＝0.40

kg·

m/s，碰撞后的動(dòng)量為p2＝2mv2＝2×1×0.22

kg·

m/s＝0.44

kg·

m/s，則滑塊的碰撞過程動(dòng)量不守恒，A錯(cuò)誤；對滑塊1，有I1＝mv2－mv1＝1×0.22

kg·

m/s－1×0.40

kg·

m/s＝－0.18

kg·

m/s，負(fù)號表示方向水平向左，B正確；對滑塊2，有I2＝mv2＝1×0.22

kg·

m/s＝0.22

kg·

m/s，C錯(cuò)誤；對滑塊2根據(jù)動(dòng)量定理有FΔt＝I2，解得F＝5.5

N，則滑塊2受到滑塊1的平均作用力大小為5.5

N，D正確.3.(多選)(2023年深圳模擬)安全帶是汽車行駛過程中生命安全的保障帶.如圖，在汽車正面碰撞測試中，汽車以72km/h的速度發(fā)生碰撞.車內(nèi)假人的質(zhì)量為50kg，使用安全帶時(shí)，假人用時(shí)0.8s停下；不使用安全帶時(shí)，假人與前方碰撞，用時(shí)0.2s停下.以下說法正確的是()A.碰撞過程中，汽車和假人的總動(dòng)量守恒B.無論是否使用安全帶，假人動(dòng)量變化量相同C.使用安全帶時(shí)，假人受到的平均作用力約為1250ND.不使用安全帶時(shí)，假人受到的平均作用力約為2500NBC【解析】碰撞過程中，汽車和假人組成的系統(tǒng)受撞擊力作用，總動(dòng)量不守恒，A錯(cuò)誤；假人的初動(dòng)量為p＝mv0，末動(dòng)量都為0，所以無論是否使用安全帶，假人動(dòng)量變化量相同，B正確；使用安全帶時(shí)，根據(jù)動(dòng)量定理有Ft＝0－p，解得F＝1

250

N，假人受到的平均作用力約為1

250

N，C正確；不使用安全帶時(shí)，根據(jù)動(dòng)量定理有F't'＝0－p，解得F'＝5

000

N，假人受到的平均作用力約為5

000

N，D錯(cuò)誤.命題點(diǎn)二動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用［師生共研類］

1.動(dòng)量定理的理解(1)動(dòng)量定理不僅適用于恒定的力，也適用于隨時(shí)間變化的力.變力的情況下，動(dòng)量定理中的力F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值.(2)動(dòng)量定理的表達(dá)式FΔt＝Δp是矢量式，運(yùn)用它分析問題時(shí)要特別注意沖量、動(dòng)量及動(dòng)量變化量的方向，公式中的F是物體或系統(tǒng)所受的合力.2.用動(dòng)量定理解題的基本思路

例2

(多選)(2022年全國卷)質(zhì)量為1kg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g取10m/s2.則()A.4s時(shí)物塊的動(dòng)能為零B.6s時(shí)物塊回到初始位置C.3s時(shí)物塊的動(dòng)量為12kg·m/sD.0~6s時(shí)間內(nèi)F對物塊所做的功為40JAD

B【解析】墻壁受到江水沖擊的面積為S，則Δt時(shí)間內(nèi)流過的水的質(zhì)量為Δm＝ρSvΔt，以水流運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，水在與墻壁碰撞的過程中，根據(jù)動(dòng)量定理可得F·Δt＝0－Δm·v，解得F＝－ρSv2，負(fù)號表示水受到的作用力與水運(yùn)動(dòng)方向相反，則墻壁受到江水的沖擊力大小為ρSv2，B正確.2.如圖所示，學(xué)生練習(xí)用頭顛球.某一次足球由靜止自由下落80cm，被重新頂起，離開頭部后豎直上升的最大高度仍為80cm.已知足球與頭部的作用時(shí)間為0.1s，足球的質(zhì)量為0.4kg，重力加速度g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是()A.頭部對足球的平均作用力為足球重力的10倍B.足球下落到與頭部剛接觸時(shí)動(dòng)量大小為3.2kg·m/sC.足球與頭部作用過程中動(dòng)量變化量大小為3.2kg·m/sD.足球從最高點(diǎn)下落至重新回到最高點(diǎn)的過程中重力的沖量大小為3.2N·sC

3.(多選)(2020年全國卷Ⅰ)水平冰面上有一固定的豎直擋板，一滑冰運(yùn)動(dòng)員面對擋板靜止在冰面上，他把一質(zhì)量為4.0kg的靜止物塊以大小為5.0m/s的速度沿與擋板垂直的方向推向擋板，運(yùn)動(dòng)員獲得退行速度；物塊與擋板彈性碰撞，速度反向，追上運(yùn)動(dòng)員時(shí)，運(yùn)動(dòng)員又把物塊推向擋板，使其再一次以大小為5.0m/s的速度與擋板彈性碰撞.總共經(jīng)過這樣8次推物塊后，運(yùn)動(dòng)員退行速度的大小大于5.0m/s，反彈的物塊不能再追上運(yùn)動(dòng)員.不計(jì)冰面的摩擦力，該運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量可能為()A.48kg

B.53kgC.58kg

D.63kgBC

命題點(diǎn)三用動(dòng)量定理解釋生活中的現(xiàn)象和計(jì)算流體問題［師生共研類］

模型一

流體類問題

流體及其特點(diǎn)通常液體流、氣體流等被廣義地視為“流體”，質(zhì)量具有連續(xù)性，通常已知密度ρ分析步驟1建立“柱狀”模型，沿流速v的方向選取一段柱形流體，其橫截面積為S2微元研究，作用時(shí)間Δt內(nèi)的一段柱形流體的長度為Δl，對應(yīng)的質(zhì)量為Δm＝ρSvΔt3建立方程，應(yīng)用動(dòng)量定理研究這段柱狀流體模型二

微粒類問題

微粒及其特點(diǎn)通常電子流、光子流、塵埃等被廣義地視為“微?！?，質(zhì)量具有獨(dú)立性，通常給出單位體積內(nèi)粒子數(shù)n分析步驟1建立“柱體”模型，沿運(yùn)動(dòng)的方向選取一段微元，柱體的橫截面積為S2微元研究，作用時(shí)間Δt內(nèi)一段柱形流體的長度為Δl，對應(yīng)的體積為ΔV＝Sv0Δt，則微元內(nèi)的粒子數(shù)N＝nv0SΔt3