《 備考指南 物理 》課件-第6章 第1講

碰撞與動(dòng)量守恒第六章核心素養(yǎng)新課程標(biāo)準(zhǔn)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科學(xué)思維(1)能利用動(dòng)量定理解決相關(guān)問(wèn)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”模型核心素養(yǎng)新課程標(biāo)準(zhǔn)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(wèn)題的方法，體會(huì)自然界的和諧與統(tǒng)一命題分析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(shì)：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(wèn)題．“人船”模型及應(yīng)用．動(dòng)量知識(shí)在科技生活中的應(yīng)用第1講動(dòng)量和動(dòng)量定理欄目導(dǎo)航01知識(shí)梳理查漏02題點(diǎn)

各個(gè)擊破03配套訓(xùn)練知識(shí)梳理查漏1知識(shí)一1．定義：運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和________的乘積叫作物體的動(dòng)量，通常用p來(lái)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．動(dòng)量速度

mv

速度

【自測(cè)1】(多選)下列關(guān)于動(dòng)量的說(shuō)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(shí)二1．定義：力和力的____________的乘積叫作這個(gè)力的沖量．公式：I＝________.2．單位：沖量的單位是________，符號(hào)是________．3．方向：沖量是矢量，沖量的方向與力的方向________．沖量作用時(shí)間

Ft

?！っ?/p>

N·s

相同

【自測(cè)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(duì)物體的摩擦力較大，物體沒(méi)有被拉動(dòng)，則經(jīng)時(shí)間t，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．拉力F對(duì)物體的沖量大小為零B．拉力F對(duì)物體的沖量大小為FtC．拉力F對(duì)物體的沖量大小是FtcosθD．合力對(duì)物體的沖量大小為零BD

知識(shí)三1．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．動(dòng)量定理合外力

動(dòng)量

mv末－mv初

合外力

【自測(cè)3】從水平地面將一小球斜向上拋出，不計(jì)空氣阻力，則小球在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 (

)A．速度一直減小B．加速度一直減小C．在最高點(diǎn)時(shí)的動(dòng)量為零D．在相同的時(shí)間間隔內(nèi)，動(dòng)量的變化量相同D

【解析】不計(jì)空氣阻力，小球只受重力，故加速度不變，小球做斜向上拋運(yùn)動(dòng)，速度先減小后增大，A、B錯(cuò)誤；小球水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)時(shí)有水平速度，速度不為零，根據(jù)p＝mv可知，此時(shí)動(dòng)量不為零，故C錯(cuò)誤；根據(jù)Δv＝gt可知，在相等的時(shí)間間隔內(nèi)，速度的變化量相等，根據(jù)Δp＝mΔv可知，動(dòng)量的變化量也相同，D正確.題點(diǎn)各個(gè)擊破21．動(dòng)能、動(dòng)量、動(dòng)量變化量的比較命題點(diǎn)一對(duì)動(dòng)量和沖量的理解[自修掌握類]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(duì)時(shí)間的累積；(2)是動(dòng)量變化的量度(1)表示力對(duì)空間的累積；(2)是能量變化多少的量度共同點(diǎn)都是過(guò)程量，都與力的作用過(guò)程相互聯(lián)系4.沖量的四種計(jì)算方法例1

(2022年遼寧建平聯(lián)考)“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器4臺(tái)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．工作期間推力視為恒力且忽略“天問(wèn)一號(hào)”所受萬(wàn)有引力，此過(guò)程中“天問(wèn)一號(hào)”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2400J【答案】A【解析】由題意可知，四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)工作，其推力的合力為F＝4×120N＝480N，工作20s“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器獲得沖量I＝Ft＝480×20N·s＝9600N·s，由動(dòng)量定理I＝Ft＝mv＝9600kg·m/s，A正確，C錯(cuò)誤；由題設(shè)的條件中，只給出了推力和時(shí)間，沒(méi)有給出推力作用的位移，不能求出合外力的功，所以不能求出動(dòng)能的變化量，故B、D錯(cuò)誤．1．(2021年廣東南雄中學(xué)月考)“比沖”是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，是指發(fā)動(dòng)機(jī)每燃燒1kg推進(jìn)劑所產(chǎn)生的沖量，比沖值越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)性能越高．下面四個(gè)選項(xiàng)中，表示“比沖”的單位正確的是 (

)A．N

B．m/sC．m/s2

D．N·s【答案】B2．(多選)地動(dòng)儀是世界上最早的感知地震的裝置，由我國(guó)杰出的科學(xué)家張衡在洛陽(yáng)制成，早于歐洲1700多年．如圖所示為現(xiàn)代仿制的地動(dòng)儀，龍口中的銅珠到蟾蜍口的距離為20cm，當(dāng)感知到地震時(shí)，質(zhì)量為50g的銅珠(初速度為零)離開龍口，落入蟾蜍口中，取重力加速度為10m/s2，不計(jì)空氣阻力．下列說(shuō)法正確的是 (

)A．銅珠在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為0.2sB．銅珠在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為0.4sC．銅珠剛落入蟾蜍口時(shí)的動(dòng)量大小為0.1kg·m/sD．銅珠剛落入蟾蜍口時(shí)的動(dòng)量大小為0.2kg·m/s【答案】AC3．(2021年遼寧調(diào)研)如圖所示，墊球是排球運(yùn)動(dòng)中通過(guò)手臂的迎擊動(dòng)作，使來(lái)球從墊擊面上反彈出去的一項(xiàng)擊球技術(shù)，若某次從墊擊面上反彈出去豎直向上運(yùn)動(dòng)的排球，之后又落回到原位置，設(shè)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中排球所受阻力大小不變，則 (

)A．球從擊出到落回的時(shí)間內(nèi)，重力的沖量為零B．球從擊出到落回的時(shí)間內(nèi)，空氣阻力的沖量為零C．球上升階段阻力的沖量小于下降階段阻力的沖量D．球上升階段動(dòng)量的變化量等于下降階段動(dòng)量的變化量【答案】C【解析】整個(gè)過(guò)程中，重力不為零，作用時(shí)間不為零，根據(jù)IG＝mgt可知，重力沖量不為零，A錯(cuò)誤；由于整個(gè)過(guò)程中，阻力都做負(fù)功，因此上升階段的平均速度大于下降階段的平均速度，即上升過(guò)程所用時(shí)間比下降過(guò)程所用時(shí)間少，根據(jù)If＝ft可知上升階段阻力的沖量小于下降階段阻力的沖量，整個(gè)過(guò)程中阻力的沖量不為零，B錯(cuò)誤，C正確；設(shè)初速度為v0，上升階段，初速度為v0，末速度為零，動(dòng)量變化量為Δp1＝0－mv0＝－mv0，下降階段，初速度為零，末速度小于v0，動(dòng)量變化量為Δp2<mv0－0＝mv0，兩者不相等，D錯(cuò)誤．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(wèn)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．命題點(diǎn)二動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用[師生共研類]2．用動(dòng)量定理解題的基本思路例2

(2021年廣東適應(yīng)性考試)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(shuō)法正確的是

(

)A．頭部對(duì)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(guò)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(guò)程中重力的沖量大小為3.2N·s【答案】C1．(2020年全國(guó)卷Ⅰ)行駛中的汽車如果發(fā)生劇烈碰撞，車內(nèi)的安全氣囊會(huì)被彈出并瞬間充滿氣體．若碰撞后汽車的速度在很短時(shí)間內(nèi)減小為零，關(guān)于安全氣囊在此過(guò)程中的作用，下列說(shuō)法正確的是 (

)A．增加了司機(jī)單位面積的受力大小B．減少了碰撞前后司機(jī)動(dòng)量的變化量C．將司機(jī)的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)換成汽車的動(dòng)能D．延長(zhǎng)了司機(jī)的受力時(shí)間并增大了司機(jī)的受力面積【答案】D【解析】行駛中的汽車如果發(fā)生劇烈碰撞，車內(nèi)安全氣囊被彈出并瞬間充滿氣體，增大了司機(jī)的受力面積，減少了司機(jī)單位面積的受力大小，延長(zhǎng)了司機(jī)的受力時(shí)間，A錯(cuò)誤，D正確；碰撞前司機(jī)的動(dòng)量等于其質(zhì)量與速度的乘積，碰撞后司機(jī)的動(dòng)量為零，所以安全氣囊不能減少碰撞前后司機(jī)動(dòng)量的變化量，B錯(cuò)誤；司機(jī)與氣囊的碰撞為非彈性碰撞，有能量損失，司機(jī)的動(dòng)能未完全轉(zhuǎn)換成汽車的動(dòng)能，C錯(cuò)誤．2．(多選)(2020年全國(guó)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(duì)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(guò)8次這樣推物塊后，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．53kg

C．58kg

D．63kg【答案】BC3．(2021年山東卷)海鷗捕到外殼堅(jiān)硬的鳥蛤(貝類動(dòng)物)后，有時(shí)會(huì)飛到空中將它丟下，利用地面的沖擊打碎硬殼．一只海鷗叼著質(zhì)量m＝0.1kg的鳥蛤，在H＝20m的高度以v0＝15m/s的水平速度飛行時(shí)，松開嘴巴讓鳥蛤落到水平地面上．重力加速度g取10m/s2，忽略空氣阻力．(1)若鳥蛤與地面的碰撞時(shí)間Δt＝0.005s，彈起速度可忽略，求碰撞過(guò)程中鳥蛤受到的平均作用力的大小F；(碰撞過(guò)程中不計(jì)重力)(2)在海鷗飛行方向正下方的地面上，有一與地面平齊、長(zhǎng)度L＝6m的巖石，以巖石左端為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立如圖所示坐標(biāo)系．若海鷗水平飛行的高度仍為20m，速度大小在15～17m/s之間，為保證鳥蛤一定能落到巖石上，求釋放鳥蛤位置的x坐標(biāo)范圍．(2)若釋放鳥蛤的初速度為v1＝15m/s，設(shè)擊中巖石左端時(shí)，釋放點(diǎn)的x坐標(biāo)為x1，擊中右端時(shí)，釋放點(diǎn)的x坐標(biāo)為x2，得x1＝v1t，x2＝x1＋L，聯(lián)立，代入數(shù)據(jù)得x1＝30m，x2＝36m.若釋放鳥蛤時(shí)的初速度為v2＝17m/s，設(shè)擊中巖石左端時(shí)，釋放點(diǎn)的x坐標(biāo)為x1′，擊中右端時(shí)，釋放點(diǎn)的x坐標(biāo)為x2′，得x1′＝v2t，x2′＝x1′＋L，聯(lián)立，代入數(shù)據(jù)得x′1＝34m，x2′＝40m.綜上得x坐標(biāo)區(qū)間[34m,36m]．思維導(dǎo)悟動(dòng)量定理的應(yīng)用技巧1．應(yīng)用I＝Δp求變力的沖量如果物體受到大小或方向改變的力的作用，則不能直接用I＝Ft求沖量，但可以求出該力作用下物體動(dòng)量的變化量Δp，等效代換得出變力的沖量I.2．應(yīng)用Δp＝FΔt求動(dòng)量的變化例如，在曲線運(yùn)動(dòng)中，速度方向時(shí)刻在變化，求動(dòng)量變化(Δp＝p2－p1)需要應(yīng)用矢量運(yùn)算方法，計(jì)算比較復(fù)雜．如果作用力是恒力，可以求恒力的沖量，等效代換得出動(dòng)量的變化．模型一流體類問(wèn)題命題點(diǎn)三用動(dòng)量定理解釋生活中的現(xiàn)象和計(jì)算流體問(wèn)題[師生共研類]模型二微粒類問(wèn)題例3

(2022年遼寧六校開學(xué)考)從同樣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．關(guān)于此現(xiàn)象分析正確的是 (

)A．玻璃杯掉在草地上時(shí)動(dòng)量小B．玻璃杯掉在草地上動(dòng)量的改變量小C．草地對(duì)玻璃杯的沖量小D．玻璃杯掉在草地上動(dòng)量變化率小【答案】D【解析】杯子從同一高度落下，故到達(dá)地面時(shí)的速度一定相等，故著地時(shí)動(dòng)量相等；與地面接觸后速度減小為零，故動(dòng)量的變化相同，由動(dòng)量定理I＝Δp可知，沖量也相等，A、B、C錯(cuò)誤；但在草地上，由于草地的緩沖使接觸時(shí)間變長(zhǎng)，由I＝Ft＝Δp可知，杯子受到的作用力較小，即玻璃杯掉在草地上動(dòng)量變化率小，D正確．1．(2022年揭陽(yáng)惠來(lái)一中開學(xué)考)某“跑酷”運(yùn)動(dòng)員在從距離地面某高處一躍而下，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)下降一段時(shí)間后靜止，忽略空氣阻力，則關(guān)于運(yùn)動(dòng)員落地后的動(dòng)作作用，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．減小運(yùn)動(dòng)員落地過(guò)程中所受合外力的沖量B．減小運(yùn)動(dòng)員落地過(guò)程中地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的力C．減小運(yùn)動(dòng)員落地過(guò)程中動(dòng)量的變化D．減小運(yùn)動(dòng)員落地過(guò)程中動(dòng)能的變化【答案】B【解析】該運(yùn)動(dòng)員落地后雙腳落地時(shí)采用彎曲膝蓋的方式使得自身重心繼續(xù)下降一段時(shí)間后靜止，落地后運(yùn)動(dòng)員動(dòng)量、動(dòng)能的變化不變，但延長(zhǎng)了速度減為零的時(shí)間，根據(jù)動(dòng)量定理I＝F合t＝(F－mg)t＝0－mv，運(yùn)動(dòng)員落地過(guò)程中所受合外力的沖量不變，減小了運(yùn)動(dòng)員