2020版高考物理新增分大一轮复习第十一章动量近代物理第1讲动量动量定理讲义含解析
动量和动量定理 课件

即球的动量变化大小为0.600 kg·m/s,方向与球飞来的方 向相反.
(2)羽毛球的初速度:v=25 m/s, 羽毛球的末速度:v′=-95 m/s, 所以Δv=v′-v=-120 m/s.
羽毛球的初动能: Ek=12mv2=1.56 J, 羽毛球的末动能: Ek′=12mv′2=22.56 J. 所以ΔEk=Ek′-Ek=21 J. 【答案】 (1)0.600 kg·m/s,方向与球飞来的方向相反 (2)120 m/s,方向与初速度方向相反 21 J
6.动量与动能的区别与联系 (1)区别:动量是矢量,动能是标量;动能从能量的角度 描述物体的状态,动量从物体运动的作用效果方面描述物体的 状态. (2)联系:动量和动能都是描述物体运动状态的物理量, 大小关系为Ek=2pm2 或p= 2mEk.
二、冲量及冲量的计算方法 1.对冲量的理解 (1)冲量是过程量,冲量描述的是力的作用对时间的积累 效应,取决于力和时间这个因素,所以求冲量时一定要明确所 求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量.
【答案】 (1)5.4×104 N (2)1.8×103 N
三、对动量定理的理解及应用 1.对动量定理的理解 (1)适用对象:在中学物理中,动量定理的研究对象通常 为单个物体. (2)适用范围:动量定理不仅适用于宏观物体的低速运 动,也适用于微观物体的高速运动.不论是变力还是恒力,不 论几个力作用时间是同时还是不同时,不论物体的运动轨迹是 直线还是曲线,动量定理都适用.
二、有关冲量的理解和计算 【例2】 下面有关冲量的说法中正确的是( ) A.放置在水平桌面的物体静止一段时间,由于物体速度 不变,所以物体受到重力的冲量为零 B.力对物体的冲量越大,物体受到力一定越大 C.力对物体的冲量越大,力的作用时间一定越长 D.物体受到的冲量越大,它的动量变化越大
《动量》 讲义

《动量》讲义在物理学的广袤天地中,动量是一个极为重要的概念。
它不仅在理论研究中占据关键地位,还在实际生活和众多领域有着广泛而深刻的应用。
让我们先来理解一下什么是动量。
动量可以简单地理解为物体运动的“冲量”。
具体来说,动量等于物体的质量乘以其速度。
用公式表示就是:p = mv ,其中 p 代表动量,m 是物体的质量,v 是物体的速度。
为什么动量这个概念如此重要呢?想象一下,一辆重型卡车和一辆小型汽车都以相同的速度行驶,如果要让它们停下来,显然让重型卡车停下来要困难得多。
这是因为重型卡车的质量大,其动量也就大。
动量具有一些独特的性质。
首先,动量是矢量。
这意味着它不仅有大小,还有方向。
速度的方向决定了动量的方向。
其次,在一个孤立系统中(也就是不受外力作用的系统),总动量是守恒的。
这是一个非常强大且有用的规律。
举个例子,假设在一个光滑的水平面上,有两个质量不同的小球,它们相向运动并发生碰撞。
在碰撞前后,整个系统没有受到外力的作用,那么两个小球组成的系统的总动量是保持不变的。
也就是说,碰撞前两个小球的动量之和等于碰撞后它们的动量之和。
在日常生活中,动量的概念也无处不在。
比如,运动员在跳远时,往往会先助跑一段距离。
助跑的目的就是增加自身的动量,从而在起跳时能够跳得更远。
再比如,当一艘船在水中航行时,如果要迅速停下来,就需要反向施加很大的力,这也是因为船具有较大的动量。
在体育运动中,动量的原理也有很多应用。
比如,在拳击比赛中,拳击手出拳的力量不仅仅取决于肌肉的力量,还与出拳的速度和自身的质量有关。
快速而有力的出拳可以产生更大的动量,给对手造成更大的冲击。
在工业生产中,动量的知识也发挥着重要作用。
例如,在机械制造中,了解动量的原理可以帮助设计更高效、更安全的设备。
在碰撞测试中,通过分析车辆在碰撞过程中的动量变化,可以评估车辆的安全性。
进一步深入研究动量,我们会发现它与能量之间存在着密切的关系。
动能是与物体的运动速度相关的能量,而动量则与速度和质量都有关。
大学物理 动量定理PPT优质课件

解: 由于作用时间很短,忽略重力影响。
则
设挡板对球的冲力为
rr
r
F
r
I Fdt mv2 mv1
取坐标,将上式投影:
y
v2 30º x 45º n
v1
I x Fxdt mv2 cos30o (mv1 cos 45o) Fxt I y Fydt mv2 sin 30o mv1 sin 45o Fyt
Fx 6.1N Fy 0.7N
F Fx 2 Fy 2 6.14N
tan
Fy Fx
0.1148
6.54o
为平均冲力与 x 方向的夹
角
思考
I p
例1:撑杆跳运动员从横杆跃 过,落在海棉垫子上不会摔伤, 如果不是海棉垫子,而是大 理石板,又会如何呢?
例2:汽车从静止开始运动, 加速到20m/s。如果牵引力大, 所用时间短;如果牵引力小, 所用的时间就长。
对涉及冲力的问题,由于力和加速度在极短时间内急剧变化,有时无 法知道力与时间的函数关系,不便于用牛顿第二定律求解,因此引入平均 冲力的概念,即力对时间的平均值定义为:
t2
F dt
F
t1
I
P2 P1 mv2 mv1
F
t2 t1 Δ t Δ t
Δt
Fm
I x Fxdt mv2 cos30o (mv1 cos 45o) Fxt I y Fydt mv2 sin 30o mv1 sin 45o Fyt
t 0.01s v1 10m/s v2 20m/s m 2.5g
rrr
r
高中物理新教材讲义:动量定理

2动量定理[学习目标] 1.理解冲量的概念,知道冲量是矢量,会计算某力的冲量(重点)。
2.理解动量定理的含义及其表达式,会运用动量定理解决实际问题(重难点)。
3.会用动量定理解释碰撞、缓冲等生活中的现象(重点)。
一、动量定理的理解如图,一个质量为m 的物体在光滑的水平面上受到恒力F 的作用,做匀变速直线运动。
在初始时刻,物体的速度为v ,经过一段时间Δt ,它的速度为v ′。
试推导F 、Δt 与Δp 的关系。
答案加速度a =v ′-v Δt根据牛顿第二定律F =ma ,则有F =mv ′-v Δt =m v ′-m v Δt =p ′-p Δt ,即F Δt =p ′-p1.冲量(1)定义:力与力的作用时间的乘积。
(2)定义式:I =F Δt 。
(3)物理意义:冲量是反映力的作用对时间的累积效应的物理量,力越大,作用时间越长,冲量就越大。
(4)单位:在国际单位制中,冲量的单位是牛秒,符号为N·s 。
(5)矢量性:冲量是矢(填“矢”或“标”)量。
如果力的方向恒定,则冲量的方向与力的方向相同。
2.动量定理(1)内容:物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化量。
(2)表达式:I =p ′-p 或F (t ′-t )=m v ′-m v 。
1.对动量定理的理解(1)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因。
(2)动量定理的表达式F Δt =m v ′-m v 是矢量式,运用动量定理解题时,要注意规定正方向。
(3)公式中的F是物体所受的合外力,若合外力是变化的力,则F应理解为合外力在作用时间内的平均值。
(4)动量定理不仅适用于宏观物体的低速运动,而且对微观粒子的高速运动同样适用。
2.动量定理、动能定理的区别(1)动量定理指出力在时间上的积累改变了物体的动量,动能定理指出力在空间上的积累改变了物体的动能。
(2)动量定理是矢量式,动能定理是标量式。
(1)作用在物体上的力很大,物体所受的冲量一定也很大。
第1讲 动量 动量定理

高考地位高考对本章的考查主要是以碰撞为模型对动量守恒定律进行考查,而且注意与生活中的具体事例相联系,题型主要以选择题、计算题为主,计算题往往与其他知识综合。
考纲下载1.动量、动量定理(Ⅱ)2.动量守恒定律及其应用(Ⅱ)3.弹性碰撞和非弹性碰撞(Ⅰ)实验七:验证动量守恒定律说明:只限于一维两个物体的碰撞问题。
考纲解读1.理解动量、动量的变化量、冲量等概念,掌握动量定理、动量守恒定律,并能用动量守恒定律解决相关问题。
2.掌握弹性碰撞和非弹性碰撞的概念,记住两个物体碰撞的几个基本公式,能运用动量守恒定律并结合能量关系解决简单的碰撞问题。
3.高考中对本专题的考查方式主要有两种:(1)以碰撞为模型考查动量守恒定律的应用;(2)以生活中的实例为背景,考查规律的灵活运用。
第1讲动量动量定理知识点动量Ⅱ101速度的乘积叫做物体的动量,通常用p来表示。
2.表达式:p=02m v。
3.单位:03kg·m/s。
4.标矢性:动量是矢量,其方向和04速度方向相同。
知识点动量定理Ⅱ1.冲量(1)定义:力与力的01作用时间的乘积叫做这个力的冲量,公式:02I=Ft。
(2)单位:冲量的单位是03牛·秒,符号是04N·s。
(3)标矢性:冲量是矢量,恒力冲量的方向与力的方向05相同。
2.动量定理(1)内容:物体在一个过程始末的06动量变化量等于它在这个过程中所受力的07冲量。
(2)表达式:Ft=Δp=p′-p。
(3)矢量性:动量变化量的方向与08合外力的方向相同,也可以在某一方向上用动量定理。
一堵点疏通1.两物体的动量相等,动能也一定相等。
()2.动量变化的大小,不可能等于初、末态动量大小之和。
()3.物体的动量变化等于某个力的冲量。
()4.物体沿水平面运动,重力不做功,重力的冲量也等于零。
()5.物体的动量越大,则物体的惯性就越大。
()答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.×二对点激活1.下列说法正确的是()A.速度大的物体,它的动量一定也大B.动量大的物体,它的速度一定也大C .只要物体的运动速度大小不变,物体的动量就保持不变D .物体的动量变化越大,则该物体的速度变化一定越大答案 D解析 动量p =m v ,由质量和速度共同决定,所以A 、B 错误;动量是矢量,速度方向改变,动量也会改变,故C 错误;由Δp =m Δv 知,D 正确。
课件4:1.1-1.2 动量 动量定理

恒定合力 F 作用下,经过一段时间 t,速度变为 v2,则:
物体的加速度 a=v2-t v1
由牛顿第二定律:F=ma
∴F=mv2t-v1
即 Ft=mv2-mv1
(2)动量定理的要点分析 ①动量定理的表达式是一个矢量式,应用动量定理时需要规 定正方向. ②动量定理公式中 F 是研究对象所受的包括重力在内的所 有外力的合力,它可以是恒力,也可以是变力.当合外力为变力 时,F 应该是合外力在作用时间内的平均值. ③动量定理的研究对象是单个物体或可视为单个物体的系 统.
(1)求物块与地面间的动摩擦因数 μ; (2)若碰撞时间为 0.05 s,求碰撞过程中墙面对物块平均作用 力的大小 F; (3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功 W.
解析 (1)由动能定理,有-μmgs=12mv2-12mv20 可得 μ=0.32 (2)由动量定理有 FΔt=mv′-mv 可得 F=130 N (3)W=12mv′2=9 J [答案] (1)0.32 (2)130 N (3)9 J
第一章 动量守恒定律
1.动量 2.动量定理
学习目标: 1.理解动量、动量的变化、冲量的概念,知道三者均为矢量. 2.理解动量定理,熟练应用动量定理解决物理问题.
生活中的各种碰撞现象
撞车
钉 钉 子
打 网 球
知识梳理
[知识识记] 1.动量:p=mv (1)动量的定义:物理学中,把 物体的质量和运动速度 的乘 积,叫做物体的动量. (2)动量的性质:①矢量性:动量是矢量,其方向与 速度的方向 相同. ②状态量:物体的速度与时刻相对应,动量是 状态 量. ③相对量:速度是一个相对量,所以动量也是相对量,通常 选择 地面或相对地面静止的物体 为参考系.
动量_动量定理_PPT课件
2.8 动量定理解释生活现象
由Ft=ΔP可知: ①△P一定,t 短则F大,t 长则F小; ——缓冲装置
2.7 牛顿第二定律的动量表述
1.内容:物体所受的合外力等于物体动量的变化率,即:
v' v p' p F合 m t t
2.牛顿第二定律与动量定理的区别:
(1)牛顿第二定律反映的是物体某一瞬时所受合外力与加速 度之间的关系,两者一一对应,是一个瞬时表达式,仅当合外力 为恒力时,加速度为恒量;
思考:一个物体对另一个物体的作用本领与哪些
物理量有关?
同样质,哪一支穿透本领大?
质量相同 速度不同
一个物体对另一个物体的作用本领与物体 的速度有关。
足球场上一个足球迎头飞过来,你的第一
个反应是什么?那么如果以相同速度飞过
来一个铅球呢?
速度相同 质量不同
一个物体对另一个物体的作用本领与物体 的质量有关。
你能设计简化模型证明你的结论吗?
物理情景:质量为m的物体,在合力F的作用下,经 过一段时间t,速度由v 变为v’,如是图所示:
分析:由牛顿第二定律知: F = m a
而加速度定义有: a v ' v
t
联立可得:
F
m v ' v t
=⊿p/⊿t
这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。
变形可得: Ft mv ' mv
表明动量的变化与力的时间积累效果有关。
冲量(impulse)
1、定义:作用在物体上的力和作用时间的乘积, 叫做该力对这个物体的冲量I,用公式表示为 I=Ft
2、单位:在国际单位制中,冲量的单位是牛·秒, 符号是N·s
3、冲量是矢量:方向由力的方向决定,若为恒定 方向的力,则冲量的方向跟这力的方向相同
动量冲量动量定理PPT课件
F 合 t m a t m v t tv 0t m v t m v 0
定义Ft为冲量;定义mv为动量 ,冲量对力而言;动量对物体而言。
例 以下说法中正确的是:D
A.动量相同的物体,动能也相同; B.物体的动能不变,则动量也不变; C.某力F对物体不做功,则这个力的冲 量就为零; D.物体所受到的合冲量为零时,其动量 方向不可能变化.
平面边缘O点的B发生正碰,碰撞中无机械能损失。碰后B运动的轨迹为OD 曲线,如图所示。
(1)已知滑块质量为m,碰撞时间为,求碰撞过程中A对B平均冲力的大小。
(2)为了研究物体从光滑抛物线轨道顶端无初速下滑的运 动,特制做一个与B平抛轨道完全相同的光滑轨道,并将 该轨道固定在与OD曲线重合的位置,让A沿该轨道无初速 下滑(经分析,A下滑过程中不会脱离轨道)。
2010年高考选择压轴第20题
• 08年北京24.(20分)有两个完全相同的小滑块 A和B,A沿光滑水平面以速度v0与静止在平面 边缘O点的B发生正碰,碰撞中无机械能损失。 碰后B运动的轨迹为OD曲线,如图所示。
(1)已知滑块质量为m,碰撞时间为 t ,求碰撞
过程中A对B平均冲力的大小。
24.(20分)有两个完全相同的小滑块A和B,A沿光滑水平面以速度v0与静止在
4、注意: (1)在物体受变力作用时动量定理仍然成立.但此
时不可用F·t表示冲量,动量定理可表达为ΣI = ΔP. (2)动量定理中的速度通常均指以地面为参照系的
主要题型——
➢会用动量定理解释实际现象——打击、缓冲 ➢会用动量定理求动量变化或冲量
➢会合理选择 动量定理 或 动能定理 ➢会用动量定理处理复杂的多过程问题 ➢会用动量定理处理F-t图象 问题 ➢会求解流体问题 ➢会求解光压和气压等问题
第1讲 动量和动量定理 讲义
第1讲动量和动量定理讲义第1讲动量和动量定理见学生用书P092微知识1 动量1.定义:物体的质量与速度的乘积。
2.公式:p=m v。
3.单位:千克·米/秒。
符号:kg·m/s。
4.意义:动量是描述物体运动状态的物理量,是矢量,其方向与速度的方向相同。
微知识2 动量变化1.定义:物体的末动量p′与初动量p的差。
2.定义式:Δp=p′-p。
3.矢量性:动量变化是矢量,其方向与物体的速度变化的方向相同。
微知识3 动量定理1.内容:物体在一个过程始末的动量变化等于它在这个过程中所受力的冲量。
2.表达式:p′-p=I或m v′-m v=Ft。
3.冲量:力与力的作用时间的乘积,即I=Ft。
一、思维辨析(判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
)1.动量是矢量,其方向与物体速度的方向相同。
(√)2.做匀速圆周运动的物体的动量不变。
(×)3.物体静止在水平面上是因为受到的支持力的冲量为零。
(×)4.合外力的冲量等于物体的动量变化。
(√)5.合外力的冲量等于各外力冲量的代数和。
(×)二、对点微练1.(动量的理解)(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,它的动量一定改变解析根据动量的定义,它是质量和速度的乘积,因此它由质量和速度共同决定,故A项错;又因为动量是矢量,它的方向与速度的方向相同,而质量和速率都相同的物体,其动量大小一定相同,但方向不一定相同,故B项错;一个物体的速率改变,则它的动量大小就一定改变,故C项对;物体的运动状态变化,则它的速度就一定发生了变化,它的动量也就发生了变化,故D项对。
答案CD2.(冲量)(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Ft cosθD.合力对物体的冲量大小为零解析对冲量的计算一定要分清求的是哪个力的冲量,是某一个力的冲量、是合力的冲量、是分力的冲量还是某一方向上力的冲量。
高三第一轮复习-动量 动量守恒定律
动量动量守恒定律1.理解动量、动量的变化量、动量定理的概念.2.知道动量守恒的条件.3.会利用动量守恒定律分析碰撞、反冲等相互作用问题.考点一动量、冲量、动量定理的理解与应用1.动量(1)定义:运动物体的质量和速度的乘积叫做物体的动量,通常用p来表示.(2)表达式:p=mv.(3)单位:kg·m/s.(4)标矢性:动量是矢量,其方向和速度方向相同.2.冲量(1)定义:力F 与力的作用时间t 的乘积. (2)定义式:I =Ft . (3)单位:N·_s.(4)方向:恒力作用时,与力的方向相同.(5)物理意义:是一个过程量,表示力在时间上积累的作用效果. 3.动量定理(1)内容:物体所受合外力的冲量等于物体的动量的变化量.(2)表达式:⎩⎪⎨⎪⎧Ft =p ′-pI =Δp[例题1] (2024•河南一模)质量相等的A 、B 两个小球处在空中同一高度,将A 球水平向右抛出,同时将B 球斜向上抛出,两小球抛出时的初速度大小相同,两小球在空中运动的轨迹如图,不计空气阻力。
则两小球在空中运动的过程中,下列说法正确的是( )A .相同时间内,速度变化量可能不同B .同一时刻,速度变化快慢可能不同C .抛出后下降到同一高度时,动能一定相同D .相同时间内,重力的冲量大小可能不同[例题2] (2024•开福区校级模拟)一质量为m =1kg 的物体,从距地面高度为0.8m 处以某一未知初速度水平抛出。
落地后不弹起。
假设地面为粗糙刚性水平接触面(与物体发生碰撞的时间极短,不计重力产生的冲量),物体与地面间的动摩擦因数μ=0.5,取重力加速度g =10m/s 2。
下列说法正确的是( )A .物体从抛出到最终停下的过程中,减少的机械能等于与粗糙水平面的摩擦生热B .若物体的初速度为1m/s ,则与地面碰撞的过程中,地面对其冲量的大小为4N •sC .若物体的初速度为3m/s ,则与地面碰撞的过程中,地面对其冲量的大小为2√5N •sD .若物体的初速度变为之前的2倍,物体落地后沿水平运动的距离可能是原来的4倍 [例题3] (2024•宁波二模)如图所示,在水平地面上用彼此平行、相邻间距为l 的水平小细杆构成一排固定的栅栏。
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动量 近代物理考试内容范围及要求 高考统计 高考命题解读内容 要求说明20152016 20172018 1.考查方式 从近几年高考题来看,对于选修3-5内容的考查,内容和形式都比较固定,一般第(1)(2)问为选择题和填空题,考查原子和原子核的基本概念和规律.第(3)问计算题是动量定理和动量守恒定律的综合应用.2.命题趋势 动量部分要求近两年变化较大,2018年加入动量定理,2019年变为必考,但考查方式还是与以前一样在选修3-5模块中单独考查,不与其他必考内容综合,不与能量问题综合,所以难度与形式与此前类似,可能以动量定理与动量守恒定律综合为主.51.动量 动量定理 ⅠT 12C(2)T 12C(3)52.动量守恒定律及其应用 ⅠT 12C(3)53.弹性碰撞和非弹性碰撞 Ⅰ 只限于一维54.氢原子光谱 氢原子的能级结构、能级公式 Ⅰ55.原子核的组成 Ⅰ56.原子核的衰变 半衰期 ⅠT 12C(1)T 12C(1)57.放射性同位素 放射性的应用与防护 Ⅰ58.核力与结合能Ⅰ T 12 T 12质量亏损 C(3) C(1) 2018年删掉“原子核式结构模型”知识点,将“原子能级”改为“氢原子的能级结构、能级公式”;2019年选修3-5由选考变为必考,但命题特点与形式从2018年高考看与以往相同,2019年应该延续这种特点,命题重点与难度不会有太大变化.59.核反应方程 ⅠT 12C(2)T 12C(1)60.裂变反应 聚变反应 链式反应 ⅠT 12C(2)61.普朗克能量子假说 黑体和黑体辐射 ⅠT 12C(1)62.光电效应 ⅠT 12C(1) T 12 C(3)T 12C(2)63.光的波粒二象性 物质波 ⅠT 12C(1)T 12 C(2)T 12C(2)实验十:验证动量守恒定律第1讲 动量 动量定理一、动量1.定义:物体的质量与速度的乘积.2.表达式:p =mv ,单位:kg·m/s.3.动量的性质(1)矢量性:方向与瞬时速度方向相同.(2)瞬时性:动量是描述物体运动状态的物理量,是针对某一时刻而言的.(3)相对性:大小与参考系的选取有关,通常情况是指相对地面的动量.4.动量与动能、动量的变化量的关系(1)动量的变化量:Δp=p′-p.(2)动能和动量的关系:E k=p2 2m.自测1 质量为0.5kg的物体,运动速度为3m/s,它在一个变力作用下速度变为7 m/s,方向和原来方向相反,则这段时间内动量的变化量为( )A.5kg·m/s,方向与原运动方向相反B.5kg·m/s,方向与原运动方向相同C.2kg·m/s,方向与原运动方向相反D.2kg·m/s,方向与原运动方向相同答案 A二、冲量和动量定理1.冲量(1)定义:力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量.(2)公式:I=Ft.(3)单位:N·s.(4)方向:冲量是矢量,其方向与力的方向相同.2.动量定理(1)内容:物体在一个运动过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量.(2)公式:mv′-mv=F(t′-t)或p′-p=I.3.动量定理的理解(1)动量定理反映了力的冲量与动量变化量之间的因果关系,即外力的冲量是原因,物体的动量变化量是结果.(2)动量定理中的冲量是合力的冲量,而不是某一个力的冲量,它可以是合力的冲量,可以是各力冲量的矢量和,也可以是外力在不同阶段冲量的矢量和.(3)动量定理表达式是矢量式,等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义.自测2 (多选)质量为m 的物体以初速度v 0开始做平抛运动,经过时间t ,下降的高度为h ,速度变为v ,在这段时间内物体动量变化量的大小为( ) A.m (v -v 0) B.mgt C.m v2-v 20 D.m 2gh 答案 BCD命题点一 对动量和冲量的理解1.对动量和动能的理解动量 动能物理意义描述机械运动状态的物理量定义式 p =mvE k =12mv 2标矢性 矢量 标量 变化因素物体所受冲量外力所做的功大小关系 p =2mEk E k =p22m对于给定的物体,若动能发生了变化,动量一定也发生了变化;而动量发生变化,动能不一定发生变化.它们都是相对量,均与参考系的选取有关,高中阶段通常选取地面为参考系2.对冲量和功的理解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·s J公式I=Ft(F为恒力)W=Fl cosα(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都是过程量,都与力的作用过程相互联系例1 如图1所示,质量为m的小滑块沿倾角为θ的斜面从斜面底端向上滑动,经过时间t1,速度为零并又开始下滑,经过时间t2回到斜面底端,滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为F f.在整个运动过程中,重力对滑块的总冲量为()图1A.mg(t1+t2)sinθB.mg(t1-t2)sinθC.mg(t1+t2)D.0答案 C变式1 如图2所示,在某届亚洲杯足球赛上,一足球运动员踢一个质量为0.4kg的足球.图2(1)若开始时足球的速度大小是4m/s,方向向右,踢球后,球的速度大小是10 m/s,方向仍向右(如图甲),求足球的初动量、末动量以及踢球过程中动量的改变量;(2)若足球以10m/s的速度向右撞向球门门柱,然后以3 m/s的速度反向弹回(如图乙),求这一过程中足球的动量改变量.答案见解析解析(1)取向右为正方向,初、末动量分别为p=mv=0.4×4 kg·m/s=1.6 kg·m/s,方向向右,p′=mv′=0.4×10 kg·m/s=4 kg·m/s,方向向右,动量的改变量为Δp=p′-p=2.4 kg·m/s,方向向右.(2)取向右为正方向,初、末动量分别为p1=mv1=0.4×10 kg·m/s=4 kg·m/s,方向向右,p2=mv2=0.4×(-3) kg·m/s=-1.2 kg·m/s,负号表示方向向左,动量的改变量为Δp′=p2-p1=-5.2 kg·m/s,负号表示方向向左.变式2 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.速度大的物体动量一定大C.两物体动能相等,动量不一定相同D.两物体动能相等,动量一定相同答案 C命题点二动量定理的理解与应用1.动量定理的理解(1)中学物理中,动量定理研究的对象通常是单个物体.(2)Ft =p ′-p 是矢量式,两边不仅大小相等,而且方向相同.式中Ft 是物体所受的合外力的冲量.(3)Ft =p ′-p 除表明两边大小、方向的关系外,还说明了两边的因果关系,即合外力的冲量是动量变化的原因.(4)由Ft =p ′-p ,得F =p′-p t =Δpt ,即物体所受的合外力等于物体的动量对时间的变化率.2.解题的基本思路(1)确定研究对象.在中学阶段用动量定理讨论的问题,其研究对象一般仅限于单个物体. (2)对物体进行受力分析.可先求每个力的冲量,再求各力冲量的矢量和——合力的冲量;或先求合力,再求其冲量.(3)抓住过程的初、末状态,选好正方向,确定各动量和冲量的正负号. (4)根据动量定理列方程,如有必要还需要补充其他方程,最后代入数据求解.例2 (2018·江苏单科·12C(3))如图3所示,悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m ,运动速度的大小为v ,方向向下.经过时间t ,小球的速度大小为v ,方向变为向上.忽略空气阻力,重力加速度为g ,求该运动过程中,小球所受弹簧弹力冲量的大小.图3答案 2mv +mgt解析 取向上为正方向,根据动量定理得mv -(-mv )=I ,且I =(F -mg )t解得I F =F t =2mv +mgt .变式3 (2018·南京市、盐城市一模)质量为0.2kg的小球以6m/s的速度竖直向下落至水平地面,经0.2 s后,再以4 m/s的速度反向弹回.取竖直向上为正方向,g=10m/s2.求:(1)小球与地面碰撞前后的动量变化;(2)小球受到地面的平均作用力大小.答案(1)2kg·m/s,方向竖直向上(2)12N解析(1)小球与地面碰撞过程中动量的变化量为Δp=mv2-mv1=2 kg·m/s,方向竖直向上.(2)由动量定理得(F-mg)t=Δp,代入数据得:F=12 N.命题点三动量定理与微元法的综合应用1.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,通常给出流体密度ρ分析步骤(1)建立“柱体”模型,沿流速v的方向选取一段柱形流体,其横截面积为S(2)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=ρSvΔt(3)建立方程,应用动量定理研究这段柱形流体2.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柱体,柱体的横截面积为S(2)微元研究,作用时间Δt内一段柱体的长度为Δl,对应的体积为ΔV=Sv0Δt,则微元内的粒子数N=nv0SΔt(3)先应用动量定理研究单个粒子,建立方程,再乘以N 计算例3 如图4所示,由喷泉中喷出的水柱,把一个质量为M 的垃圾桶倒顶在空中,水以速率v 0、恒定的质量增率(即单位时间喷出的质量)ΔmΔt从地下射向空中.求垃圾桶可停留的最大高度.(设水柱喷到桶底后以相同的速率反弹,重力加速度为g )图4答案v 202g -M2g 8(Δt Δm)2解析 设垃圾桶可停留的最大高度为h ,水柱到达h 高处的速度大小为v t ,则v t 2-v 02=-2gh得v t 2=v 02-2gh以向下为正方向,由动量定理得,在极短时间Δt 内,水受到的冲量为F Δt =2(ΔmΔt·Δt )v t 解得F =2Δm Δt ·v t =2ΔmΔt v 20-2gh据题意有F =Mg联立解得h =v 202g -M2g 8(Δt Δm)2变式4 (2018·兴化一中四模)离子发动机是利用电场加速离子形成高速离子流而产生推力的航天发动机.工作时将推进剂离子化,使之带电,然后在静电场作用下得到加速后喷出,从而产生推力.这种发动机适用于航天器的姿态控制、位置保持等.设航天器质量为M ,单个离子质量为m ,带电荷量为q ,加速电场的电压为U ,高速离子形成的等效电流强度为I .试求该发动机产生的推力.答案 I2mUq解析 选择Δt 时间内喷出的质量为Δm 的离子流为研究对象,根据动量定理得:F Δt =Δm ·v ,根据电流的定义式得I =Δm mq Δt ,根据动能定理得qU =12mv 2,解得F =I2mUq.1.下列说法错误的是( )A.火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度B.跳高运动员在跳高时跳到沙坑里或海绵垫上可以减小地面对运动员的作用力C.用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减小反冲的影响D.为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,发动机舱越坚固越好 答案 D解析 火箭向后喷出气流,对气流有向后的力的作用,由于力的作用是相互的,气流对火箭有向前的力的作用,从而使火箭获得巨大速度,故选项A 正确;跳高运动员在落地的过程中,动量变化量一定.由动量定理可知,运动员受到的冲量I 一定;跳高运动员在跳高时跳到沙坑里或海绵垫上可以延长着地过程的作用时间t ,由I =Ft 可知,延长时间t 可以减小运动员所受到的平均冲力F ,故选项B 正确;用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减小反冲的影响,故选项C 正确;为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,发动机舱应有弹性,从而延长人与发动机舱的接触时间而减小伤害,故选项D 错误.2.质量相同的子弹、橡皮泥和钢球以相同的水平速度射向竖直墙壁,结果子弹穿墙而过,橡皮泥粘在墙上,钢球被以原速率反向弹回.不计空气阻力,关于它们对墙的水平冲量的大小,下列说法正确的是( ) A.子弹对墙的冲量最小 B.橡皮泥对墙的冲量最小 C.钢球对墙的冲量最小D.子弹、橡皮泥和钢球对墙的冲量大小相等 答案 A解析 由于子弹、橡皮泥和钢球的质量相等、初速度相等,则它们动量的变化量:Δp =mv -mv 0,子弹穿墙而过,末速度的方向为正;橡皮泥粘在墙上,末速度等于0;钢球被以原速率反向弹回,末速度等于-v 0,可知子弹的动量的变化量最小,钢球的动量的变化量最大.由动量定理:I =Δp 可知,子弹受到的冲量最小,钢球受到的冲量最大,结合牛顿第三定律可知,子弹对墙的冲量最小,钢球对墙的冲量最大,故A 正确,B 、C 、D 错误.3.质量为60kg 的建筑工人,不慎从高空跌下,幸好有弹性安全带,使最终静止悬挂在空中.已知弹性安全带的缓冲时间是1.2s ,安全带长5m ,不计空气阻力的影响,g 取10m/s 2,则安全带所受的平均冲力的大小为( ) A.500NB.1100N C.600ND.100N 答案 B解析 选取人为研究对象,设人自由下落过程中的末速度为v ,缓冲过程中受到弹性安全带的平均冲力大小为F ,人自由下落过程中由v 2=2gh 得,v =10m/s ,以向上为正方向,缓冲过程由动量定理得mv =(F -mg )t ,得F =mvt +mg =1100N.由牛顿第三定律可知,安全带所受的平均冲力大小为1100N.4.质量为2kg 的小物块静止于光滑水平面上,从某一时刻开始,小物块所受的水平冲量与时间的关系如图5所示,则在6s 内物块的位移为( )图5A.0B.3m C.6mD.12m 答案 C解析 由题图可知,0~3 s 内以及3~6 s 内物块受到的冲量都是与时间成线性关系,可知在0~3 s 内和3~6 s 内物块受到的力都不变,物块都做匀变速直线运动,在0~3 s 内物块做初速度等于0的匀加速直线运动,在3~6 s 内物块做匀减速直线运动,由运动的对称性可知,6 s 末物块的速度又等于0.在0~3 s ,根据动量定理可得:I =Δp =mv ,解得:v =I m =42 m/s =2 m/s ,所以在6 s 内的位移:x =v 2t 1+v 2t 2=v 2t =22×6 m=6 m ,故选C. 5.用豆粒模拟气体分子,可以模拟气体压强产生的原理.如图6所示,从距秤盘80cm 高度把1000粒的豆粒连续均匀地倒在秤盘上,持续作用时间为1s ,豆粒弹起时竖直方向的速度变为碰前的一半.若每个豆粒只与秤盘碰撞一次,且碰撞时间极短(在豆粒与秤盘碰撞极短时间内,碰撞力远大于豆粒受到的重力),已知1000粒的豆粒的总质量为100g.则在碰撞过程中秤盘受到的压力大小约为( )图6A.0.2NB.0.6NC.1.0ND.1.6N 答案 B解析 设豆粒从80cm 高处落到秤盘前瞬间速度大小为v ,由v 2=2gh 得,v =2gh =2×10×0.8m/s =4 m/s设向上为正方向,根据动量定理:Ft =mv 2-mv 1得,F =mv2-mv1t =0.1×2-0.1×(-4)1N =0.6N ,B 正确,A 、C 、D 错误.1.李老师在课堂上做了如下的小实验:他把一支粉笔竖直放在水平桌面上靠近边缘的纸条上,如图1所示.第一次他慢慢拉动纸条将纸条抽出,粉笔向后倾倒.第二次他快速将纸条抽出,粉笔轻微晃动一下又静立在桌面上.两次现象相比,下列说法正确的是( )图1A.第一次粉笔的惯性更小B.第一次粉笔受到纸条的摩擦力更大C.第一次粉笔受到纸条的冲量更小D.第一次粉笔获得的动量更大 答案 D解析 两次拉动过程中粉笔的质量不变,故其惯性不变,故A 错误;由于正压力不变,故纸条对粉笔的摩擦力不变,故B 错误;由于第一次慢慢拉动纸条将纸条抽出作用时间更长,故摩擦力对粉笔冲量更大,故C 错误;由动量定理可知,第一次粉笔所受合外力的冲量更大,则第一次粉笔获得的动量更大,故D 正确.2.1998年6月18日,清华大学对富康轿车成功地进行了中国轿车史上的第一次安全性碰撞实验,从此,我国汽车整体安全性碰撞实验开始与国际接轨,在碰撞过程中,关于安全气囊的保护作用认识正确的是( )A.安全气囊减小了驾驶员的动量变化量B.安全气囊减小了驾驶员受到撞击力的冲量C.安全气囊主要是减小了驾驶员的动量变化率D.安全气囊延长了撞击力的作用时间,从而使得动量变化更大答案 C解析在碰撞过程中,驾驶员的动量的变化量是一定的,而用安全气囊后增加了作用的时间,根据动量定理Ft=Δp可知,安全气囊可以减小驾驶员受到的冲击力,即减小了驾驶员的动量变化率,故选C.3.在距地面高度为h处,同时以大小相等的初速度v0,分别平抛、竖直上抛、竖直下抛一个质量相等的小球,不计空气阻力,比较它们从抛出到落地过程中动量的增量Δp,正确的是( )A.平抛过程最大B.竖直下抛过程最大C.竖直上抛过程最大D.三者一样大答案 C解析三个小球中竖直上抛的小球运动时间最长,故竖直上抛的小球的重力的冲量I最大,由动量定理I=Δp可得,竖直上抛的小球动量的增量Δp最大,故C正确.4.跳水运动员在跳台上由静止直立落下,落入水中后在水中减速运动到速度为零时并未到达池底,不计空气阻力,则关于运动员从静止落下到在水中向下运动到速度为零的过程中,下列说法不正确的是( )A.运动员在空中动量的改变量等于重力的冲量B.运动员整个向下运动过程中合外力的冲量为零C.运动员在水中动量的改变量等于水的作用力的冲量D.运动员整个运动过程中重力的冲量与水的作用力的冲量等大反向答案 C解析 根据动量定理可知,运动员在空中动量的改变量等于重力的冲量,A 项正确;运动员整个向下运动过程中,初速度为零,末速度为零,由动量定理知合外力的冲量为零,B 项正确;运动员在水中动量的改变量等于重力和水的作用力的合力的冲量,C 项错误;由于整个运动过程合外力的冲量为零,因此运动员整个运动过程中重力的冲量与水的作用力的冲量等大反向,D 项正确.5.在水平地面上,两个具有相同初动量而质量不同的物体在大小相等的阻力作用下最后停下来.则质量大的物体( ) A.滑行的距离小 B.滑行的时间长 C.滑行过程中的加速度大 D.滑行过程中的动量变化快 答案 A解析 根据动量的定义式p =mv ,可知初动量相同,质量大的物体速度小;根据动能的定义式E k =12mv 2可知,动能E k =p22m ,根据动能定理可知:-F f L =0-E k =-p22m ,因两物体受到的阻力大小相等,则质量大的物体滑行的距离小,故A 正确;根据动量定理可知,-F f t =0-p ,因初动量相同,阻力也相同,故滑行时间相同,故B 错误;因阻力相同,由牛顿第二定律可知,质量大的物体加速度小,故C 错误;因两物体最后均停止,所以滑行过程中动量变化相同,因滑行时间相同,故动量变化快慢相同,故D 错误.6.(2019·铜山中学月考)如图2所示,物体受与水平方向成30°角的拉力F 作用,在水平面上向左做匀速直线运动,则( )图2A.物体共受到四个力的作用B.物体受到的支持力可能为零C.物体动量的变化量等于力F 的冲量D.物体动能的变化量等于力F 做的功答案 A解析物体共受到重力、水平面的支持力、拉力F以及水平面的摩擦力四个力的作用,选项A正确;若物体受到的支持力为零,则摩擦力为零,此时物体只受重力和拉力F作用,则这种情况下物体不可能做匀速直线运动,选项B错误;根据动量定理,物体动量的变化量等于合外力的冲量,选项C错误;根据动能定理,物体动能的变化量等于合外力做的功,选项D 错误.7.(多选)一质量为m=60kg的运动员从下蹲状态竖直向上跳起,经t=0.2s,以大小v=1m/s 的速度离开地面,取重力加速度g=10 m/s2,在这0.2s内( )A.地面对运动员的冲量大小为180N·sB.地面对运动员的冲量大小为60N·sC.地面对运动员做的功为30JD.地面对运动员做的功为零答案AD解析人的速度原来为零,起跳时速度为v,以向上为正方向,由动量定理可得:I-mgΔt =mv-0,故地面对人的冲量为:I=mv+mgΔt=(60×1+600×0.2) N·s=180 N·s,故A 正确,B错误;人在跳起时,地面对人的支持力竖直向上,在下蹲到跳起过程中,在支持力方向上没有位移,地面对运动员不做功,故C错误,D正确.8.如图3所示,飞机在空中撞到一只鸟常见,撞到一只兔子就比较罕见了,而这种情况真的被澳大利亚一架飞机遇到了.2017年10月20日,一架从墨尔本飞往布里斯班的飞机,飞到1500m高时就撞到了一只兔子,当时这只兔子正被一只鹰抓着,两者撞到飞机当场殒命.设当时飞机正以720km/h的速度飞行,正面撞到质量为2kg的兔子,作用时间为0.1s.则飞机受到兔子的平均撞击力约为( )图3A.1.44×103NB.4.0×103N C.8.0×103ND.1.44×104N 答案 B解析 720 km/h =200 m/s ;对兔子,根据动量定理有Ft =mv ,可得F =mv t =2×2000.1 N =4×103N ,由牛顿第三定律可知B 正确.9.(2018·苏锡常镇一调)一质量为m 的蹦极运动员身系弹性蹦极绳,由水面上方的高台自由下落,从开始下落到绳对人刚产生作用力前,人下落的高度为h ,此后经历时间t 蹦极绳达到最大伸长量,人到水面还有数米距离.在此过程中蹦极绳对人的作用力始终竖直向上,重力加速度为g ,不计空气阻力,求该段时间内蹦极绳对人的平均作用力大小. 答案 mg +m 2ght解析 设人下落的高度为h 时的速度大小为v ,自由落体运动阶段v 2=2gh 从绳刚产生作用力到绳长达到最长的过程,取向下为正方向,根据动量定理有mgt -Ft =0-mv解得F =mg +m 2ght.10.一辆轿车强行超车时,与另一辆迎面驶来的轿车相撞,两车相撞后,两车车身因相互挤压,皆缩短了0.5m ,据测算两车相撞前速度约为30m/s. (1)试求车祸中车内质量约60kg 的人受到的平均冲力大小;(2)若此人系有安全带,安全带在车祸过程中与人体的作用时间是1s ,求这时人体受到的平均冲力大小.答案 (1)5.4×104N (2)1.8×103N解析 (1)两车相撞时认为人与车一起做匀减速直线运动直到速度为0,位移为0.5 m.设运动的时间为t ,根据x =v02t ,得t =2x v0=130 s ,以人运动方向的反方向为正方向,根据动量定理Ft =Δp =mv 0得F =mv0t =60×30130N =5.4×104N.(2)若人系有安全带,则F ′=mv0t′=60×301N =1.8×103N.11.(2018·南通市等六市一调)蹦床运动有“空中芭蕾”之称,某质量m =50kg 的运动员从距蹦床h 1=1.25m 高处自由落下,接着又能弹起h 2=1.8 m 高,运动员与蹦床接触时间t =0.50s ,在空中保持直立,取g =10m/s 2,求:(空气阻力不计) (1)运动员与蹦床接触时间内,所受重力的冲量大小I ; (2)运动员与蹦床接触时间内,受到蹦床平均弹力的大小F . 答案 (1)250N·s (2)1600N解析 (1)重力的冲量大小为:I =mgt =50×10×0.50 N·s=250 N·s (2)设运动员下落h 1高度时的速度大小为v 1,则根据动能定理可得:mgh 1=12mv 12解得:v 1=5 m/s设弹起时速度大小为v 2,则根据动能定理可得:-mgh 2=0-12mv 22解得:v 2=6 m/s取向上为正方向,由动量定理有:(F -mg )t =mv 2-(-mv 1),代入数据解得F =1 600 N.。