高考物理一轮复习第六单元动量第1讲动量动量定理学案新人教版
第六单元动量
一、考情分析
1．动量、动量守恒定律是高中物理的重点知识,动量守恒定律通常结合动能定理或能量守恒定律来解决碰撞、打击、反冲等问题．在2016年以前高考对动量的考查一般限定在力学且以计算题的形式出题,难度中等偏上．
2．2017年以后动量作为解题重要思想方法,动量定理和动量守恒定律可与静电场、磁场、电磁感应等核心知识综合,这将是高考的重要趋势．
二、知识特点
1．矢量性：冲量、动量、动量的变化三个物理量均是矢量,动量定理、动量守恒定律的表达式均是矢量式,在列方程时通常要规定正方向,没有特殊说明,一般取初速度的方向为正方向．
2．普遍性：动量定理和动量守恒定律都具有广泛的适用范围,不仅适用于宏观、低速系统,也适用于高速运动的微观粒子组成的系统．
三、复习方法
本单元内容的复习应抓好以下两个方面：
1．重视矢量性：动量定理、动量守恒定律均是矢量式,在应用过程中应先规定正方向,把矢量运算转化成代数运算．
2．注重综合分析能力和对实际问题抽象化的能力：加强贴近生活、贴近高考题型的训练,抓住典型问题,如一动碰一静弹性碰撞模型、子弹打木块模型、人船模型、爆炸问题、反冲问题等,结合新背景、新素材考查上述问题是高考命题的方向．
第1讲动量动量定理
考纲考情核心素养
?动量动量定理Ⅱ?动量、动量变化量、冲量的概念．
?动量定理的内容及表达式．
物理观念
全国卷5年4考
高考指数★★★★★
?应用动量定理解释现象．科学思维
知识点一动量
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．
知识点二动量定理
1．冲量
(1)定义：力和力的作用时间的乘积叫做这个力的冲量．
公式：I＝Ft.
(2)单位：冲量的单位是牛·秒,符号是N·s.
(3)方向：冲量是矢量,恒力冲量的方向与力的方向相同．
2．动量定理
(1)内容：物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化．
(2)表达式：I合＝Δp或F合·t＝p′－p.
(3)矢量性：动量变化量的方向与合外力的方向相同,可以在某一方向上用动量定理．
1．思考判断
(1)动量越大的物体,其速度越大．( ×)
(2)物体的动量越大,其惯性也越大．( ×)
(3)物体所受合力不变,则动量也不改变．( ×)
(4)物体沿水平面运动时,重力不做功,其冲量为零．( ×)
(5)物体所受合外力的冲量方向与物体末动量的方向相同．( ×)
(6)物体所受合外力的冲量方向与物体动量变化的方向是一致的．( √)
2．质量为5 kg的小球以5 m/s的速度竖直落到地板上,随后以3 m/s的速度反向弹回,若取竖直向下的方向为正方向,则小球动量的变化为( D )
A．10 kg·m/s B．－10 kg·m/s
C．40 kg·m/s D．－40 kg·m/s
解析：动量的变化是末动量减去初动量,规定了竖直向下为正方向,则小球的初动量p1＝mv1＝25 kg·m/s,末动量p2＝mv2＝－15 kg·m/s,所以动量的变化Δp＝p2－p1＝－40 kg·m/s.
3．质量相同的子弹a、橡皮泥b和钢球c以相同的初速度水平射向竖直墙,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．关于它们对墙的水平冲量的大小,下列说法中正确的是( B )
A ．子弹、橡皮泥和钢球对墙的冲量大小相等
B ．子弹对墙的冲量最小
C ．橡皮泥对墙的冲量最小
D ．钢球对墙的冲量最小
解析：设子弹a 、橡皮泥b 和钢球c 的质量均为m ,初速度均为v 0,子弹穿墙后的速度为
v ,则根据动量定理有：I a ＝m (v 0－v ),I b ＝mv 0,I c ＝2mv 0,所以B 项正确,A 、C 、D 项错误．
4.如图所示为某物业公司的宣传提醒牌．从提供的信息知：一枚30 g 的鸡蛋从17楼(离地面安全帽为45 m 高)落下,能砸破安全帽．若鸡蛋壳与安全帽的作用时间为4.5×10－4
s,人的质量为50 kg,重力加速度g 取10 m/s 2
,则安全帽受到的平均冲击力的大小约为( B )
A ．1 700 N
B ．2 000 N
C ．2 300 N
D ．2 500 N
解析：鸡蛋从17楼(离地面安全帽为45 m 高)落下,可近似看成是自由落体运动,则根据
v 2＝2gh 可得落到安全帽上的瞬时速度为v ＝30 m/s,鸡蛋壳与安全帽碰撞的过程,由动量定理
得：F Δt ＝Δp ,即有：F ＝Δp Δt ＝mv Δt ＝30×10－3
×304.5×10
－4 N ＝2 000 N,选项B 正确．
5．如图所示,运动员向球踢了一脚,踢球时的力F ＝100 N,球在地面上滚动了10 s 后停下来,若足球受到地面阻力为5 N,则运动员对球的冲量为( C )
A ．1 000 N·s
B ．500 N·s
C ．50 N·s
D ．无法确定
解析：滚动了10 s 是地面摩擦力对足球的作用时间,不是踢球的力的作用时间,选项A 错误；对全过程应用动量定理得I －ft ＝0,所以I ＝50 N·s ,选项C 正确．
考点1 动量和冲量
1．动量、动能和动量变化量的比较
动量
动能
动量变化量 定义
物体的质量和速度的乘
积
物体由于运动而具有的
能量
物体末动量与初动量的
矢量差 定义式 p ＝mv
E k ＝12
mv 2
Δp ＝p ′－p
矢标性 矢量 标量 矢量 特点 状态量
状态量
过程量
关联 方程
E k ＝p 22m ,E k ＝12pv ,p ＝2mE k ,p ＝2E k
v
冲量
功
定义 作用在物体上的力和力作用时间的乘积
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 cos θ(F 为恒力)
矢标性 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)是能量变化的量度
1．质量为0.2 kg 的球竖直向下以6 m/s 的速度落至水平地面,再以4 m/s 的速度反向
弹回．取竖直向上为正方向,在小球与地面接触的时间内,关于球的动量变化量Δp 和合外力对小球做的功W ,下列说法正确的是( A )
A ．Δp ＝2 kg·m/s W ＝－2 J
B ．Δp ＝－2 kg·m/s W ＝2 J
C ．Δp ＝0.4 kg·m/s W ＝－2 J
D ．Δp ＝－0.4 kg·m/s W ＝2 J
解析：取竖直向上为正方向,则小球与地面碰撞过程中动量的变化量Δp ＝mv 2－mv 1＝0.2×4 kg·m/s－0.2×(－6) kg·m/s＝2 kg·m/s ,方向竖直向上．由动能定理知,合外力做的功W ＝12mv 22－12mv 21＝12×0.2×42 J －12
×0.2×62
J ＝－2 J.
2.(多选)如图所示,一个物体在与水平方向成θ角的拉力F 的作用下匀速前进了时间t ,则( AD )
A ．拉力对物体的冲量大小为Ft
B ．拉力对物体的冲量大小为Ft sin θ
C ．摩擦力对物体的冲量大小为Ft sin θ
D ．合外力对物体的冲量大小为零
解析：拉力F 对物体的冲量大小为Ft ,故A 项正确,B 项错误；物体受到的摩擦力F f ＝
F cos θ,所以,摩擦力对物体的冲量大小为F f t ＝Ft cos θ,故C 项错误；物体匀速运动,则合外
力为零,所以合外力对物体的冲量大小为零,故D 项正确．
3．如图所示,ad 、bd 、cd 是竖直面内三根固定的光滑细杆,a 、b 、c 、d 四个点位于同一圆周上,a 在圆周最高点,d 在圆周最低点,每根杆上都套着质量相等的小滑环(图中未画出),三个滑环分别从a 、b 、c 三个点同时由静止释放．关于它们下滑的过程,下列说法正确的是( A )
A ．重力对它们的冲量相同
B ．弹力对它们的冲量相同
C ．合外力对它们的冲量相同
D ．它们动能的增量相同
解析：这是“等时圆”,即三个滑环同时由静止释放,运动到最低点d 点的时间相同,由于三个环的重力相等,由公式I ＝Ft 分析可知,三个环重力的冲量相等,故A 正确；c 环受到的弹力最大,运动时间相等,则弹力对环c 的冲量最大,故B 错误；a 环的加速度最大,受到的合力最大,则合力对a 环的冲量最大,故C 错误；重力对a 环做功最多,其动能的增量最大,故D 错误．
名师点睛
对冲量的进一步理解
1力作用在物体上一段时间,一定有冲量,但不一定做功.
2只有恒力的冲量才能用公式I ＝F ·t 计算,变力的冲量不能使用. 3只有合力的冲量才等于物体动量变化,某一个力的冲量并不等于动量变化.
考点2 动量定理的理解和应用
题型1 对动量定理的理解
(2019·全国卷Ⅰ)最近,我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发
动机联试成功,这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展．若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s,产生的推力约为4.8×106
N,则它在1 s 时间内喷射的气体质量约为( )
A ．1.6×102
kg B ．1.6×103
kg C ．1.6×105 kg
D ．1.6×106
kg
【点拨】 以喷出的气体为研究对象,其重力相对火箭对气体的推力可忽略． 【解析】 根据动量定理有F Δt ＝Δmv －0,解得Δm Δt ＝F v ＝1.6×103
kg/s,所以选项B 正
确．
【答案】 B 高分技法
应用动量定理的注意事项 1
动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度.这
里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量或者说是物体所受各外力冲量的矢量和.
2
动量定理是矢量式,在应用动量定理前必须确定正方向,在应用动量定理列式时,
已知方向的动量、冲量均需加符号
与正方向一致时为正,反之为负
,未知方向的动量、冲
量通常先假设为正,解出后再判断其方向.
1．质量为m 的运动员从下蹲状态向上起跳,经时间t 身体伸直并刚好离开水平地面,该过程中,地面对他的冲量大小为I .重力加速度大小为g .运动员离开地面时的速度大小为( B )
A ．gt B.I m －gt C.I m
＋gt
D.I m
解析：本题考查动量定理的应用．运动员受支持力和重力,取向上为正方向,由动量定理有I －mgt ＝mv －0,解得运动员离开地面时的速度大小为v ＝I m
－gt ,故B 正确．
题型2 应用动量定理求平均作用力(或变力冲量)
高空坠物极易对行人造成伤害．若一个50 g 的鸡蛋从一居民楼的25
层坠下,与地面的碰撞时间约为2 ms,则鸡蛋对地面产生的冲击力约为( )
A ．10 N
B ．102
N C ．103
N
D ．104
N
【解析】 设每层楼高约为3 m,则下落高度约为h ＝3×24 m＝72 m,达到的速度v 2
＝2gh ,根据动量定理(F －mg )t ＝0－(－mv ),解得鸡蛋受到地面的冲击力F ＝mv
t
＋mg ≈103
N,由牛顿第三定律知C 正确．
【答案】 C 高分技法
变力冲量的计算方法 动量定理 若I 无法直接求得,可利用I ＝Δp 间接求出,这是求变力冲量的首选方法 平均力法
如果力随时间是均匀变化的,则F ＝12(F 0＋F t ),该变力的冲量为I ＝1
2
(F 0＋F t )t
F -t 图象
F -t 图线与时间轴围成的“面积”表示力的冲量
2．一个质量为m ＝100 g 的小球从h ＝0.8 m 的高处自由下落,落到一个厚软垫上,若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了t ＝0.2 s,规定竖直向下的方向为正,则在这段时间内,软垫对小球的冲量为(取g ＝10 m/s 2
)( C )
A ．0.6 N·s
B ．0.4 N·s
C ．－0.6 N·s
D ．－0.4 N·s
解析：设小球自由下落h ＝0.8 m 的时间为t 1,由h ＝12
gt 2
1得t 1＝
2h
g
＝0.4 s ．设I N 为
软垫对小球的冲量,并令竖直向下的方向为正方向,则对小球整个运动过程运用动量定理得
mg (t 1＋t 2)＋I N ＝0,解得I N ＝－0.6 N·s.负号表示软垫对小球的冲量方向和重力的方向相
反．故选项C 正确．
题型3 应用动量定理解决多过程问题
某同学研究重物与地面撞击的过程,利用传感器记录重物与地面的接触
时间．他让质量为m ＝9 kg 的重物(包括传感器)从高H ＝0.45 m 处自由下落撞击地面,重物反弹高度h ＝0.20 m,重物与地面接触时间t ＝0.1 s ．若重物与地面的形变很小,可忽略不计．g 取10 m/s 2
,求：
(1)重物受到地面的平均冲击力大小； (2)重物与地面撞击过程中损失的机械能．
【解析】 (1)重物自由下落,设落地前瞬间的速度为v 1,有
H ＝12
gt 2,v 1＝gt ,
解得v 1＝3 m/s
设反弹瞬间速度为v 2,有v 2
2＝2gh , 解得v 2＝2 m/s
规定向上为正方向,由动量定理得(F －mg )t ＝mv 2＋mv 1, 解得F ＝540 N.
(2)损失的机械能ΔE ＝12mv 21－12mv 2
2＝22.5 J.
【答案】 (1)540 N (2)22.5 J 高分技法
用动量定理解题的基本思路
3．(多选)水平推力F 1和F 2分别作用于水平面上原来静止的质量相等的a 、b 两物体上,作用一段时间后撤去推力,物体将继续运动一段时间停下,两物体的v -t 图象如图所示．已知图中线段AB ∥CD ,则整个运动过程中( AC )
A ．F 1的冲量小于F 2的冲量
B ．F 1的冲量等于F 2的冲量
C．两物体受到的摩擦力大小相等
D．两物体受到的摩擦力大小不等
解析：题图中AB与CD平行,说明推力撤去后两物体的加速度相同,而撤去推力后物体的合力等于摩擦力,根据牛顿第二定律可知,两物体受到的摩擦力大小相等,故C正确,D错误；根据动量定理,对整个过程研究得,F1t1－ft OB＝0,F2t2－ft OD＝0；由题图看出,t OB 2007年高考物理复习之动量动量定理 复习要点 1、掌握动量、冲量概念 2、了解动量与冲量间关系，掌握动量定理及其应用 3、掌握动量守恒定律及其应用 4、熟悉反冲运动，碰撞过程 二、难点剖析 1、动量概念及其理解 （1）定义：物体的质量及其运动速度的乘积称为该物体的动量P=mv （2）特征：①动量是状态量，它与某一时刻相关；②动量是矢量，其方向质量物体运动速度的方向。 （3）意义：速度从运动学角度量化了机械运动的状态动量则从动力学角度量化了机械运动的状态。 2、冲量概念及其理解 （1）定义：某个力与其作用时间的乘积称为该力的冲量I=F△t （2）特征：①冲量是过程量，它与某一段时间相关；②冲量是矢量，对于恒力的冲量来说，其方向就是该力的方向。 （3）意义：冲量是力对时间的累积效应。对于质量确定的物体来说，合外力决定看其速度将变多快； 合外力的冲量将决定着其速度将变多少。对于质量不确定的物体来说，合外力决定看其动量将变多快；合外力的冲量将决定看基动量将变多少。 3、关于冲量的计算 （1）恒力的冲量计算 恒力的冲量可直接根据定义式来计算，即用恒 力F乘以其作用时间△t而得。 （2）方向恒定的变力的冲量计算。 如力F的方向恒定，而大小随时间变化的情况 如图—1所示，则该力在时间 △t=t2-t1内的冲量大小在数值上就等于图11—1中阴影 部分的“面积”。图—1 （3）一般变力的冲量计算 在中学物理中，一般变力的冲量通常是借助于动量定理来计算的。 （4）合力的冲量计算 几个力的合力的冲量计算，既可以先算出各个分力的冲量后再求矢量和，又可以先算各个分力的合力再算合力的冲量。 4、动量定理 （1）表述：物体所受合外力的冲量等于其动量的变化 I=△P F△t=mv-mv。 （2）导出：动量定理实际上是在牛顿第二定律的基础上导出的，由牛顿第二定律 F=mv 两端同乘合外力F的作用时间，即可得 F△t=ma△t=m(v-v0)=mv-mv0 （3）物理：①动量定理建立的过程量（I=F△t）与状态量变化（△P=mv-mv0）间的关系，这就提供了一种“通过比较状态以达到了解过程之目的”的方法；②动量定理是矢量式，这使得在运用动量应用于一维运动过程中，首先规定参考正方向以明确各矢量的方向关系是十分重要的。 动量和动量定理 一．动量 1、概念：在物理学中，物体的和的乘积叫做动量。 2、定义式： 3、单位： 4、对动量的理解： （1）矢量性：动量的方向与方向一致。 （2）瞬时性：动量的定义式中的v指物体的瞬时速度，从而说明动量与或对应，是（状态量或过程量）。 （3）相对性：速度具有相对性，参考系不同，就不同。 二、动量的变化量 1.定义：物体的与之矢量差叫做物体动量的变化. 2.表达式： 3.矢量性：动量的变化量等于末状态动量减去初状态的动量，一维情况下，提前规定正方向，?p的方向与△v的方向 . 4.动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量 例1、一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一 个坚硬物后被弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动（如图），碰撞 前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？ 练习1、通过解答以下三个小题，思考动量与动能的区别。 （1）质量为2 kg的物体，速度由3 m／s增大为6m／s，它的动量和动能各增大为原来的几倍? （2）质量为2kg的物体，速度由向东的3 m／s变为向西的3m／s，它的动量和动能是否变化了?如果变化了，变化量各是多少? （3）A物体质量是2kg，速度是3m/s，方向向东，B物体质量是3kg，速度是4m/s，方向向西。它们的动量之和是多少?动能之和是多少? 总结：1.动量和动能都是量（填“状态量”或“过程量”） 2.动量是量，动能是量(标量或矢量) 3.动量发生变化时，动能发生变化，动能发生变化时，动量发生变化（填一定或不一定） 4.二者的定量关系： 思考讨论：以下几种运动的动量变化情况（即动量大小，方向的变化情况）。 ①物体做匀速直线运动②物体做自由落体运动 ③物体做平抛运动④物体做匀速圆周运动 在日常生活中，有不少这样的事例：跳远时要跳在沙坑里；跳高时在下落处要放海绵垫子；从高处往下跳，落地后双腿往往要弯曲；轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡皮轮胎，汽车安装有安全气囊等，这样做的目的是为了什么呢？而在某些情况下，我们又不希望这样，比如用铁锤钉钉子而不用橡皮锤。这些现象中的原因是什么呢？接下来我们来探究其中的奥秘。 合作探究二：阅读课本第7—11页，完成以下几个问题 三、冲量、动量定理 推导：用动量概念表示牛顿第二定律 设一个物体质量为m，在恒力F作用下，在时刻t 物体的速度为v，经过一段时间，在时刻t’物体的速度为v ’，尝试由F=ma和运动学知识推导出力和动量变化的关系？ v v ’ t’ 最终你得到的表达式为：F=_________。 物理意义：物体所受的力等于物体动量的_________。 请结合课本，根据以上推论完成以下内容： 1、冲量： ___ ___与_________的乘积叫冲量。公式：I=_________。单位：_________。它反映了力 的作用对_______的积累效果。 说明：①冲量是过程量，求冲量一定要明确哪一个力在哪一段时间内的冲量。 ②冲量是矢量，冲量的方向不一定是力的方向，只有恒力冲量的方向才与力的方向。 ③上式只能用来计算恒力的冲量。 ④力作用一段时间便有了冲量，与物体的运动状态无关。 思考：用力去推一个物体，一段时间后仍没能推动。这个力的冲量为零吗？为什么？这个力对物体做功了吗？又为什么？ 2、动量定理：物体在一个过程始末的____________等于它在这个过程中所受力的______。 公式：F?t=_________或___________=I 说明：①动量定理中的Ft指的是的冲量 ②动量定理描述的是一个过程，它表明物体所受是物体的原因，物体动量的变化是由它受到的外力经过一段时间积累的结果. ③Ft=p′-p是一个矢量式，运算应遵循．若动量定理公式中各量均在一条直线上，可规定某一方向为正，根据已知各量的方向确定它们的正负，从而把矢量运算简化为代数运算． ④动量定理说明合外力的冲量与研究对象的动量增量的数值，方向，单 最新物理动量守恒定律练习题20篇 一、高考物理精讲专题动量守恒定律 1．在相互平行且足够长的两根水平光滑的硬杆上，穿着三个半径相同的刚性球A、B、C，三球的质量分别为m A=1kg、m B=2kg、m C=6kg，初状态BC球之间连着一根轻质弹簧并处于静止，B、C连线与杆垂直并且弹簧刚好处于原长状态，A球以v0=9m/s的速度向左运动，与同一杆上的B球发生完全非弹性碰撞（碰撞时间极短），求： （1）A球与B球碰撞中损耗的机械能； （2）在以后的运动过程中弹簧的最大弹性势能； （3）在以后的运动过程中B球的最小速度． 【答案】（1）；（2）；（3）零． 【解析】 试题分析：（1）A、B发生完全非弹性碰撞，根据动量守恒定律有： 碰后A、B的共同速度 损失的机械能 （2）A、B、C系统所受合外力为零，动量守恒，机械能守恒，三者速度相同时，弹簧的弹性势能最大 根据动量守恒定律有： 三者共同速度 最大弹性势能 （3）三者第一次有共同速度时，弹簧处于伸长状态，A、B在前，C在后．此后C向左加速，A、B的加速度沿杆向右，直到弹簧恢复原长，故A、B继续向左减速，若能减速到零则再向右加速． 弹簧第一次恢复原长时，取向左为正方向，根据动量守恒定律有： 根据机械能守恒定律： 此时A、B的速度，C的速度 可知碰后A 、B 已由向左的共同速度减小到零后反向加速到向右的 ，故B 的最小速度为零 ． 考点：动量守恒定律的应用，弹性碰撞和完全非弹性碰撞． 【名师点睛】A 、B 发生弹性碰撞，碰撞的过程中动量守恒、机械能守恒，结合动量守恒定律和机械能守恒定律求出A 球与B 球碰撞中损耗的机械能．当B 、C 速度相等时，弹簧伸长量最大，弹性势能最大，结合B 、C 在水平方向上动量守恒、能量守恒求出最大的弹性势能．弹簧第一次恢复原长时，由系统的动量守恒和能量守恒结合解答 2．如图：竖直面内固定的绝缘轨道abc ，由半径R =3 m 的光滑圆弧段bc 与长l =1.5 m 的粗糙水平段ab 在b 点相切而构成，O 点是圆弧段的圆心，Oc 与Ob 的夹角θ=37°;过f 点的竖直虚线左侧有方向竖直向上、场强大小E =10 N/C 的匀强电场，Ocb 的外侧有一长度足够长、宽度d =1.6 m 的矩形区域efgh ，ef 与Oc 交于c 点，ecf 与水平向右的方向所成的夹角为β(53°≤β≤147°)，矩形区域内有方向水平向里的匀强磁场．质量m 2=3×10-3 kg 、电荷量q =3×l0-3 C 的带正电小物体Q 静止在圆弧轨道上b 点，质量m 1=1.5×10-3 kg 的不带电小物体P 从轨道右端a 以v 0=8 m/s 的水平速度向左运动，P 、Q 碰撞时间极短，碰后P 以1 m/s 的速度水平向右弹回．已知P 与ab 间的动摩擦因数μ=0.5，A 、B 均可视为质点，Q 的电荷量始终不变，忽略空气阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度大小g =10 m/s 2．求： (1)碰后瞬间，圆弧轨道对物体Q 的弹力大小F N ； (2)当β=53°时，物体Q 刚好不从gh 边穿出磁场，求区域efgh 内所加磁场的磁感应强度大小B 1； (3)当区域efgh 内所加磁场的磁感应强度为B 2=2T 时，要让物体Q 从gh 边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长，求此最长时间t 及对应的β值． 【答案】(1)2 4.610N F N -=? (2)1 1.25B T = (3)127s 360 t π = ,001290143ββ==和 【解析】 【详解】 解：(1)设P 碰撞前后的速度分别为1v 和1v '，Q 碰后的速度为2v 验证动量守恒定律 由于v 1、v1/、v2/均为水平方向，且它们的竖直下落高 度都相等，所以它们飞行时间相等，若以该时间为时间单 位，那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。 在右图中分别用OP、OM和O/N表示。因此只需验证： m1?OP=m1?OM+m2?(O/N-2r）即可。 注意事项： ⑴必须以质量较大的小球作为入射小球（保证碰撞后两小球都向前运动）。 ⑵小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置。 ⑶所用的仪器有：天平、刻度尺、游标卡尺（测小球直径）、碰撞实验器、 ⑷若被碰小球放在斜槽末端，而不用支柱，那么两小球将不再同时落地，但两个小球都将从斜槽末端开始做平抛运动，于是验证式就变为：m1?OP=m1?OM+m2?ON，两个小球的直径也不需测量 实验练习题 1. 某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前m 端粘有橡皮泥，推动小车A使之作匀速运动。然后与原来静止在前方的小车B 相碰并粘合成一体，继续作匀速运动，他设计的具体装置如图所示。在小车A 后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板垫着小木片用以平衡摩擦力。 若已得到打点纸带如上图，并测得各计数点间距标在间上，A为运动起始的第一点，则应选____________段起计算A的碰前速度，应选___________段来计算A 和B碰后的共同速度。（以上两格填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）。已测得小l车A的质量m1=0.40kg，小车B的质量m2=0.20kg，由以上测量结果可得：碰前总动量=__________kg·m/s. 碰后总动量=_______kg·m/s 2.某同学用图1所示装置通过半径相同的A. B两球的碰撞来验证动量守恒定律。图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，记录纸上的垂直投影点。B球落点痕迹如图2所示，其中米尺水平放置。且平行于G.R.Or所在的平面，米尺的零点与O 点对齐。 （1）碰撞后B球的水平射程应取为______cm. （2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答： 高考物理高考物理动量定理解题技巧分析及练习题(含答案) 一、高考物理精讲专题动量定理 1．质量为m 的小球，从沙坑上方自由下落，经过时间t 1到达沙坑表面，又经过时间t 2停 在沙坑里．求： ⑴沙对小球的平均阻力F ； ⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I ． 【答案】(1)122 () mg t t t + (2)1mgt 【解析】 试题分析：设刚开始下落的位置为A ，刚好接触沙的位置为B ，在沙中到达的最低点为C.⑴在下落的全过程对小球用动量定理：重力作用时间为t 1+t 2，而阻力作用时间仅为t 2，以竖直向下为正方向，有： mg(t 1+t 2)-Ft 2=0, 解得： 方向竖直向上 ⑵仍然在下落的全过程对小球用动量定理：在t 1时间内只有重力的冲量，在t 2时间内只有总冲量（已包括重力冲量在内），以竖直向下为正方向，有： mgt 1-I=0,∴I=mgt 1方向竖直向上 考点：冲量定理 点评：本题考查了利用冲量定理计算物体所受力的方法． 2．图甲为光滑金属导轨制成的斜面，导轨的间距为1m l =，左侧斜面的倾角37θ=?，右侧斜面的中间用阻值为2R =Ω的电阻连接。在左侧斜面区域存在垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为10.5T B =，右侧斜面轨道及其右侧区域中存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为20.5T B =。在斜面的顶端e 、f 两点分别用等长的轻质柔软细导线连接导体棒ab ，另一导体棒cd 置于左侧斜面轨道上，与导轨垂直且接触良好，ab 棒和cd 棒的质量均为0.2kg m =，ab 棒的电阻为12r =Ω，cd 棒的电阻为24r =Ω。已知t =0时刻起，cd 棒在沿斜面向下的拉力作用下开始向下运动(cd 棒始终在左侧斜面上运动)，而ab 棒在水平拉力F 作用下始终处于静止状态，F 随时间变化的关系如图乙所示，ab 棒静止时细导线与竖直方向的夹角37θ=?。其中导轨的电阻不计，图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架。 高中物理动量和动量定理期末复习学案新人教 版选修 1、了解物理学中动量概念的建立过程。 2、理解动量和动量的变化及其矢量性，会正确计算一维运动的物体的动量变化。 3、理解冲量概念，理解动量定理及其表达式。 4、能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题。课内探究上节课的探究使我们看到，不论哪一种形式的碰撞，碰撞前后 mυ的矢量和保持不变，因此mυ很可能具有特别的物理意义。探究一：动量 1、动量的定义： 2、定义式： 3、单位： 4、说明：①瞬时性：动量的定义式中的v指物体的瞬时速度，从而说明动量与时刻或位置对应，是状态量。②矢量性：动 量的方向与速度方向一致。思考：匀速圆周运动的物体在运动过 程中动量变化吗？为什么？探究二：动量的变化量： 1、定义：若某一运动物体在某一过程的始、末动量分别为p 和p′，则称：△p= p′－p为物体在该过程中的动量变化（量）。说明：动量变化△p也是矢量。一维情况下，Δp= mυ/- mυ 例1：一个质量是0、1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动，碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？提示：因为动量及其变化量都是矢量，所以首先要规定正方向。探究三：用动量概念表示牛顿第二定律一质量为m的物体在一段时间Δt内受到一恒力F的作用，作用前后的速度分别为v 和v/,请你用动量表示出牛顿第二定律。最终你得到的表达式为：F=_____________________。物理意义：物体所受的力等于物体动量的________________________。探究四：动量定理上式可以变形为Δp=FΔt,从中可以看出力越大，作用时间越长，物体的动量变化越大。说明FΔt这个量反映了力的作用对时间的积累效应。 1、冲量：定义：_________与______________的乘积叫冲量。公式：I=_________。单位：_________说明：①冲量是过程量，求冲量一定要明确哪一个力在哪一段时间内的冲量。②冲量是矢量，冲量的方向不一定是力的方向，只有恒力冲量的方向才与力的方向相同。③上式只能用来计算恒力的冲量。④力作用一段时间便有了冲量，与物体的运动状态无关。拓展：用力去推一个物体，一段时间后仍没能推动。这个力的冲量为零吗？为什么？这个力对物体做功了吗？又为什么？ 2、动量定理：物体在一个过程始末的____________等于它在这个过程中所受力的______。表达式为F合t=_________或 ___________=I合说明：动量定理不仅适用于恒力，也适用于变 一、系统、内力和外力┄┄┄┄┄┄┄┄① 1．系统：相互作用的两个(或多个)物体组成的一个整体。 2．内力：系统内部物体间的相互作用力。 3．外力：系统以外的物体对系统内部的物体的作用力。 [说明] 1．系统是由相互作用、相互关联的多个物体组成的整体。 2．组成系统的各物体之间的力是内力，将系统看作一个整体，系统之外的物体对这个整体的作用力是外力。 ①[填一填]如图，公路上有三辆车发生了追尾事故，如果把前面两辆车看作一个系统，则前面两辆车之间的撞击力是________，最后一辆车对前面两辆车的撞击力是________(均填“内力”或“外力”)。 答案：内力外力 二、动量守恒定律┄┄┄┄┄┄┄┄② 1．内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。 2．表达式：对两个物体组成的系统，常写成： p1＋p2＝或m1v1＋m2v2＝。 3．适用条件：系统不受外力或者所受外力的矢量和为0。 4．动量守恒定律的普适性 动量守恒定律是一个独立的实验规律，它适用于目前为止物理学研究的一切领域。 [注意] 1．系统动量是否守恒要看研究的系统是否受外力的作用。 2．动量守恒是系统内各物体动量的矢量和保持不变，而不是系统内各物体的动量不变。 ②[判一判] 1．一个系统初、末状态动量大小相等，即动量守恒(×) 2．两个做匀速直线运动的物体发生碰撞，两个物体组成的系统动量守恒(√) 3．系统动量守恒也就是系统的动量变化量为零(√) 1.对动量守恒定律条件的理解 (1)系统不受外力作用，这是一种理想化的情形，如宇宙中两星球的碰撞，微观粒子间的碰撞都可视为这种情形。 (2)系统受外力作用，但所受合外力为零。像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形。 (3)系统受外力作用，但当系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时，系统的总动量近似守恒。例如，抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间，弹片所受火药爆炸时的内力远大于其重力，重力可以忽略不计，系统的动量近似守恒。 (4)系统受外力作用，所受的合外力不为零，但在某一方向上合外力为零，则系统在该方向上动量守恒。 2．关于内力和外力的两点提醒 (1)系统内物体间的相互作用力称为内力，内力会改变系统内单个物体的动量，但不会改变系统的总动量。 (2)系统的动量是否守恒，与系统的选取有关。分析问题时，要注意分清研究的系统，系统的内力和外力，这是正确判断系统动量是否守恒的关键。 [典型例题] 例 1.[多选]如图所示，光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧，两手分别按住小车，使它们静止，对两车及弹簧组成的系统，下列说法中正确的是() A．两手同时放开后，系统总动量始终为零 · 验证动量守恒定律由于v 1、v1/、v2/均为水平方向，且它们的竖直下落高 度都相等，所以它们飞行时间相等，若以该时间为时间单位，那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。在右图中分别用OP、OM和O/N表示。因此只需验证： m 1OP=m 1 OM+m 2 (O/N-2r）即可。 注意事项： ⑴必须以质量较大的小球作为入射小球（保证碰撞后两小球都向前运动）。 ⑵小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈 在里面，圆心就是落点的平均位置。 ⑶所用的仪器有：天平、刻度尺、游标卡尺（测小球直径）、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球、圆规。 ⑷若被碰小球放在斜槽末端，而不用支柱，那么两小球将不再同时落地，但两个小球都将从斜槽末端开始做平抛运动，于是验证式就变为： m 1OP=m 1 OM+m 2 ON，两个小球的直径也不需测量 《 实验练习题 1. 某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前m 端粘有橡皮泥，推动小车A使之作匀速运动。然后与原来静止在前方的小车B 相碰并粘合成一体，继续作匀速运动，他设计的具体装置如图所示。在小车A 后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板垫着小木片用以平衡摩擦力。 若已得到打点纸带如上图，并测得各计数点间距标在间上，A为运动起始的第一点，则应选____________段起计算A的碰前速度，应选___________段来计算A 和B碰后的共同速度。（以上两格填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）。已测得 小l车A的质量m 1=0.40kg，小车B的质量m 2 =0.20kg，由以上测量结果可得：碰 前总动量=__________kg·m/s. 碰后总动量=_______kg·m/s 2.某同学用图1所示装置通过半径相同的A. B两球的碰撞来验证动量守恒定律。图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G 高中物理动量定理解题技巧讲解及练习题(含答案)及解析 一、高考物理精讲专题动量定理 1．2022年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一．某滑道示意图如下，长直助滑道AB 与弯曲滑道BC 平滑衔接，滑道BC 高h =10 m ，C 是半径R =20 m 圆弧的最低点，质量m =60 kg 的运动员从A 处由静止开始匀加速下滑，加速度a =4.5 m/s 2，到达B 点时速度v B =30 m/s ．取重力加速度g =10 m/s 2． （1）求长直助滑道AB 的长度L ； （2）求运动员在AB 段所受合外力的冲量的I 大小； （3）若不计BC 段的阻力，画出运动员经过C 点时的受力图，并求其所受支持力F N 的大小． 【答案】（1）100m （2）1800N s ?（3）3 900 N 【解析】 （1）已知AB 段的初末速度，则利用运动学公式可以求解斜面的长度，即 2202v v aL -= 可解得:2201002v v L m a -== （2）根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的该变量所以 01800B I mv N s =-=? （3）小球在最低点的受力如图所示 由牛顿第二定律可得：2C v N mg m R -= 从B 运动到C 由动能定理可知： 221122 C B mgh mv mv =- 解得;3900N N = 故本题答案是：（1）100L m = （2）1800I N s =? （3）3900N N = 点睛：本题考查了动能定理和圆周运动，会利用动能定理求解最低点的速度，并利用牛顿第二定律求解最低点受到的支持力大小． 2．如图所示，足够长的木板A 和物块C 置于同一光滑水平轨道上，物块B 置于A 的左端，A 、B 、C 的质量分别为m 、2m 和3m ，已知A 、B 一起以v 0的速度向右运动，滑块C 向左运动，A 、C 碰后连成一体，最终A 、B 、C 都静止，求： （i ）C 与A 碰撞前的速度大小 （ii ）A 、C 碰撞过程中C 对A 到冲量的大小． 【答案】（1）C 与A 碰撞前的速度大小是v 0； （2）A 、C 碰撞过程中C 对A 的冲量的大小是 32 mv 0． 【解析】 【分析】 【详解】 试题分析：①设C 与A 碰前速度大小为1v ,以A 碰前速度方向为正方向，对A 、B 、C 从碰前至最终都静止程由动量守恒定律得：01(2)3? 0m m v mv －+= 解得：10 v v =． ②设C 与A 碰后共同速度大小为2v ，对A 、C 在碰撞过程由动量守恒定律得： 012 3(3)mv mv m m v =+－ 在A 、C 碰撞过程中对A 由动量定理得：20CA I mv mv =－ 解得：032 CA I mv =- 即A 、C 碰过程中C 对A 的冲量大小为032 mv ． 方向为负． 考点：动量守恒定律 【名师点睛】 本题考查了求木板、木块速度问题，分析清楚运动过程、正确选择研究对象与运动过程是解题的前提与关键，应用动量守恒定律即可正确解题；解题时要注意正方向的选择． 3．如图所示，一光滑水平轨道上静止一质量为M ＝3kg 的小球B ．一质量为m ＝1kg 的小 ——————————新学期新成绩新目标新方向—————————— 第1讲动量、冲量、动量定理 板块一主干梳理·夯实基础 【知识点1】动量Ⅱ 1．定义：运动物体的质量m和它的速度v的乘积mv叫做物体的动量。动量通常用符号p来表示，即p＝mv。2．单位：在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号为kg·m/s。 说明：动量既有大小，又有方向，是矢量。我们讲物体的动量，是指物体在某一时刻的动量，动量的方向与物体瞬时速度的方向相同。有关动量的运算，一般情况下用平行四边形定则进行运算。如果物体在一条直线上运动，则选定一个正方向后，动量的运算就可以转化为代数运算。 3．动量的三个性质 (1)动量具有瞬时性。物体的质量是物体的固有属性，是不发生变化的，而物体的速度是与时刻相对应的，由动量的定义式p＝mv可知，动量是一个状态量，具有瞬时性。 (2)动量具有相对性。选用不同的参考系时，同一运动物体的动量可能不同，通常在不说明参考系的情况下，指的是物体相对于地面的动量。在分析有关问题时要先明确相应的参考系。 (3)矢量性。动量是矢量，方向与速度的方向相同，遵循矢量运算法则。 【知识点2】动量的变化Ⅱ 1．因为p＝mv是矢量，只要m的大小、v的大小和v的方向三者中任何一个发生变化，动量p就发生了变化。2．动量的变化量Δp是矢量，其方向与速度的改变量Δv的方向相同。 3．动量的变化量Δp的大小，一般用末动量p′减去初动量p进行计算，也称为动量的增量。即Δp＝p′－p，此式为矢量式，若p′、p不在同一直线上，则要用平行四边形定则(或矢量三角形定则)求矢量差；若在同一直线上，则应先规定正方向，再用正、负表示p、p′的方向，最后用Δp＝p′－p＝mv′－mv进行代数运算。【知识点3】动量、动能、动量变化量的比较Ⅱ 【知识点4】冲量、动量定理Ⅱ 高二物理3-5：动量与动量守恒定律 1．如图所示，跳水运动员从某一峭壁上水平跳出，跳入湖水中，已知 运动员的质量m ＝70kg ，初速度v 0＝5m/s 。若经过1s 时，速度为v ＝ 5m/s ，则在此过程中，运动员动量的变化量为(g ＝10m/s 2 ，不计空气阻力)： （ ） A. 700 kg·m/s B. 350 kg·m/s B. C. 350(－1) kg·m/s D. 350(＋1) kg·m/s 2．质量相等的A 、B 两球在光滑水平面上，沿同一直线，同一方向运动，A 球的动量p A =9kg?m/s ，B 球的动量p B =3kg?m/s ．当A 追上B 时发生碰撞，则碰后A 、B 两球的动量可能值是（ ） A ．p A ′=6 kg?m/s ，p B ′=6 kg?m/s B ．p A ′=8 kg?m/s ，p B ′=4 kg?m/s C ．p A ′=﹣2 kg?m/s ，p B ′=14 kg?m/s D ．p A ′=﹣4 kg?m/s ，p B ′=17 kg?m/s 3．A 、B 两物体发生正碰，碰撞前后物体A 、B 都在同一直线上运动，其位移—时间图象如图所示。由图可知，物体A 、B 的质量之比为： （ ） A. 1∶1 B. 1∶2 C. 1∶3 D. 3∶1 4．在光滑水平地面上匀速运动的装有砂子的小车，小车和砂子总质量为M ，速度为v 0，在行驶途中有质量为m 的砂子从车上漏掉，砂子漏掉后小车的速度应为： （ ） A. v 0 B. 0Mv M m - C. 0mv M m - D. ()0M m v M - 5．在光滑水平面上，质量为m 的小球A 正以速度v 0匀速运动．某时刻小球A 与质量为3m 的静止 小球B 发生正碰，两球相碰后，A 球的动能恰好变为原来的14.则碰后B 球的速度大小是( ) A.v 02 B.v 06 C.v 02或v 06 D ．无法确定 高中物理-动量守恒定律及其应用(实验)教案 【学习目标】 1．知道动量与冲量的概念,理解动量定理与动量守恒定律． 2．会用动量定理与动量守恒定律解决实际应用问题． 3．明确探究碰撞中的不变量的基本思路． 【要点导学】 1．冲量与动量的概念理解． 2．运用动量定理研究对象与过程的选择． 3．动量守恒定律的适用条件、表达式及解题步骤． 4．弹性碰撞和非弹性碰撞 （1）弹性碰撞：___________________________________ （2）非弹性碰撞：____________________________________ （3）在光滑水平面上,质量为m 1的小球以速度v 1与质量为m 2的静止小球发生弹性正碰,根据动量 守恒和机械能守恒,碰后两个小球的速度分别为： v 1’=_____________v 2’=_____________。 【典型例题】 类型一 冲量与动量定理 【例1】质量为m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间1t 到达沙坑表面,又经过时间2t 停在沙坑里。 求： （1）沙对小球的平均阻力F ； （2）小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I 的大小． 类型二 动量守恒定律及守恒条件判断 【例2】 把一支枪水平固定在小车上,小车放在光滑的水平面上,枪发射出一颗子弹时,关于枪、 弹、 车,下列说法正确的是（ ） A ．枪和弹组成的系统,动量守恒 B ．枪和车组成的系统,动量守恒 C ．三者组成的系统,因为枪弹和枪筒之间的摩擦力很小,使系统的动量变化很小,可以忽略不计,故系 统动量近似守恒 D ．三者组成的系统,动量守恒,因为系统只受重力和地面支持力这两个外力作用,这两个外力的合 力为零 【变式训练1】如图A 、B 两物体的质量之比m A ∶m B ＝3∶2,原来静止在平板小车C 上,A 、B 间有 一根被压缩了的弹簧,A 、B 与平板车上表面间的滚动摩擦系数相同,地面光滑,当弹簧突然释放后, 则（ ） A ．A 、B 组成的系统动量守恒 B ．A 、B 、 C 组成的系统动量守恒 C ．小车向左运动 D ．小车向右运动 类型三 动量守恒与能量守恒的综合应用 【例3】在静止的湖面上有一质量为M=100kg 的小船,船上站一个质量为m=50kg 的人。船长6米, A B C 高考物理动量定理真题汇编(含答案) 一、高考物理精讲专题动量定理 1．图甲为光滑金属导轨制成的斜面，导轨的间距为1m l =，左侧斜面的倾角37θ=?，右侧斜面的中间用阻值为2R =Ω的电阻连接。在左侧斜面区域存在垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为10.5T B =，右侧斜面轨道及其右侧区域中存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为20.5T B =。在斜面的顶端e 、f 两点分别用等长的轻质柔软细导线连接导体棒ab ，另一导体棒cd 置于左侧斜面轨道上，与导轨垂直且接触良好，ab 棒和cd 棒的质量均为0.2kg m =，ab 棒的电阻为12r =Ω，cd 棒的电阻为24r =Ω。已知t =0时刻起，cd 棒在沿斜面向下的拉力作用下开始向下运动(cd 棒始终在左侧斜面上运动)，而ab 棒在水平拉力F 作用下始终处于静止状态，F 随时间变化的关系如图乙所示，ab 棒静止时细导线与竖直方向的夹角37θ=?。其中导轨的电阻不计，图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架。 (1)请通过计算分析cd 棒的运动情况； (2)若t =0时刻起，求2s 内cd 受到拉力的冲量； (3)3 s 内电阻R 上产生的焦耳热为2. 88 J ，则此过程中拉力对cd 棒做的功为多少? 【答案】(1)cd 棒在导轨上做匀加速度直线运动；(2)1.6N s g ；(3)43.2J 【解析】 【详解】 (1)设绳中总拉力为T ，对导体棒ab 分析，由平衡方程得： sin θF T BIl =+ cos θT mg = 解得： tan θ 1.50.5F mg BIl I =+=+ 由图乙可知： 1.50.2F t =+ 则有： 0.4I t = cd 棒上的电流为： 第六单元动量 一、考情分析 1．动量、动量守恒定律是高中物理的重点知识,动量守恒定律通常结合动能定理或能量守恒定律来解决碰撞、打击、反冲等问题．在2016年以前高考对动量的考查一般限定在力学且以计算题的形式出题,难度中等偏上． 2．2017年以后动量作为解题重要思想方法,动量定理和动量守恒定律可与静电场、磁场、电磁感应等核心知识综合,这将是高考的重要趋势． 二、知识特点 1．矢量性:冲量、动量、动量的变化三个物理量均是矢量,动量定理、动量守恒定律的表达式均是矢量式,在列方程时通常要规定正方向,没有特殊说明,一般取初速度的方向为正方向． 2．普遍性:动量定理和动量守恒定律都具有广泛的适用范围,不仅适用于宏观、低速系统,也适用于高速运动的微观粒子组成的系统． 三、复习方法 本单元内容的复习应抓好以下两个方面: 1．重视矢量性:动量定理、动量守恒定律均是矢量式,在应用过程中应先规定正方向,把矢量运算转化成代数运算． 2．注重综合分析能力和对实际问题抽象化的能力:加强贴近生活、贴近高考题型的训练,抓住典型问题,如一动碰一静弹性碰撞模型、子弹打木块模型、人船模型、爆炸问题、反冲问题等,结合新背景、新素材考查上述问题是高考命题的方向． 第1讲动量动量定理 考纲考情核心素养 ?动量动量定理Ⅱ?动量、动量变化量、冲量的概念． ?动量定理的内容及表达式． 物理观念 全国卷5年4考 高考指数★★★★★ ?应用动量定理解释现象．科学思维 知识点一动量 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． 知识点二动量定理 1．冲量 (1)定义:力和力的作用时间的乘积叫做这个力的冲量． 公式:I＝Ft. (2)单位:冲量的单位是牛·秒,符号是N·s. (3)方向:冲量是矢量,恒力冲量的方向与力的方向相同． 2．动量定理 (1)内容:物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化． (2)表达式:I合＝Δp或F合·t＝p′－p. (3)矢量性:动量变化量的方向与合外力的方向相同,可以在某一方向上用动量定理． 1．思考判断 (1)动量越大的物体,其速度越大．( ×) (2)物体的动量越大,其惯性也越大．( ×) (3)物体所受合力不变,则动量也不改变．( ×) (4)物体沿水平面运动时,重力不做功,其冲量为零．( ×) (5)物体所受合外力的冲量方向与物体末动量的方向相同．( ×) (6)物体所受合外力的冲量方向与物体动量变化的方向是一致的．( √) 2．质量为5 kg的小球以5 m/s的速度竖直落到地板上,随后以3 m/s的速度反向弹回,若取竖直向下的方向为正方向,则小球动量的变化为( D ) A．10 kg·m/s B．－10 kg·m/s C．40 kg·m/s D．－40 kg·m/s 解析:动量的变化是末动量减去初动量,规定了竖直向下为正方向,则小球的初动量p1＝mv1＝25 kg·m/s,末动量p2＝mv2＝－15 kg·m/s,所以动量的变化Δp＝p2－p1＝－40 kg·m/s. 3．质量相同的子弹a、橡皮泥b和钢球c以相同的初速度水平射向竖直墙,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．关于它们对墙的水平冲量的大小,下列说法中正确的是( B ) A．子弹、橡皮泥和钢球对墙的冲量大小相等 【物理】 物理动量守恒定律专题练习(及答案) 一、高考物理精讲专题动量守恒定律 1．运载火箭是人类进行太空探索的重要工具，一般采用多级发射的设计结构来提高其运载能力。某兴趣小组制作了两种火箭模型来探究多级结构的优越性，模型甲内部装有△m=100 g 的压缩气体，总质量为M=l kg ，点火后全部压缩气体以v o =570 m/s 的速度从底部喷口在极短的时间内竖直向下喷出；模型乙分为两级，每级内部各装有2 m ? 的压缩气体，每级总质量均为 2 M ，点火后模型后部第一级内的全部压缩气体以速度v o 从底部喷口在极短时间内竖直向下喷出，喷出后经过2s 时第一级脱离，同时第二级内全部压缩气体仍以速度v o 从第二级底部在极短时间内竖直向下喷出。喷气过程中的重力和整个过程中的空气阻力忽略不计，g 取10 m ／s 2，求两种模型上升的最大高度之差。 【答案】116.54m 【解析】对模型甲： ()00M m v mv =-?-?甲 21085=200.5629 v h m m g =≈甲甲 对模型乙第一级喷气： 10022 m m M v v ??? ?=-- ???乙 解得： 130m v s =乙 2s 末： ‘ 11=10m v v gt s -=乙乙 22 11 1'=402v v h m g -=乙乙乙 对模型乙第一级喷气： ‘120=)2222 M M m m v v v ??--乙乙（ 解得： 2670= 9 m v s 乙 2 2222445=277.10281 v h m m g =≈乙乙 可得： 129440 += 116.5481 h h h h m m ?=-≈乙乙甲。 2．一质量为的子弹以某一初速度水平射入置于光滑水平面上的木块 并留在其中， 与木块 用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起，开始弹簧处于原长，如图所示．已知弹簧 被压缩瞬间 的速度 ，木块 、 的质量均为 ．求： 复习：《实验：验证动量守恒定律》教学设计 一、教学目标： 【知识与技能】 1、明确验证动量守恒定律的基本思路； 2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法； 3、掌握实验数据处理的方法； 【过程与方法】 1、学习根据实验要求，设计实验，完成气垫导轨实验和斜槽小球碰撞实验的设计方法； 2、学习根据实验数据进行处理、归纳、总结的方法。 【情感态度与价值观】 1、通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。 2、通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。 3、在对实验数据处理、误差处理的过程中合作探究、头脑风暴，提高学生合作探究能力。 4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。 【教学重难点】 教学重点：验证动量守恒定律的实验探究 教学难点：速度的测量方法、实验数据的处理． 【教学过程】 （一）复习导入：问题1、动量守恒定律的内容是什么？ 2、动量守恒的条件是什么？ （二）讲授新课 实验方案一：气垫导轨以为碰撞实验 1、实验器材 气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等. 2、实验步骤 （1）测质量：用天平测出滑块的质量. （2）安装：正确安装好气垫导轨. （3）实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向③通过放置橡皮泥、振针、胶布等改变能量损失). （4）验证：一维碰撞中的动量守恒. （5）数据处理 1.滑块速度的测量：v ＝Δx Δt ，式中Δx 为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，Δt 为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间. 2.验证的表达式：m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v′1＋m 2v′2。 （6）注意事项 气垫导轨应水平 [典例1] 现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律.在图(a)中，气垫导轨上有A 、B 两个滑块，滑块A 右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B 左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间. 实验测得滑块A 的质量m1＝0.310 kg ，滑块B 的质量m2＝0.108 kg ，遮光片的 宽度d ＝1.00 cm ；打点计时器所用交流电的频率f ＝50.0 Hz. 将光电门固定在滑块B 的右侧，启动打点计时器，给滑块A 一向右的初速度，使它与B 相碰.碰后光电计时器显示的时间为ΔtB ＝3.500 ms ，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示. 实验测得滑块A 的质量m1＝0.310 kg ，滑块B 的质量m2＝0.108 kg ，遮光片的 宽度d ＝1.00 cm ；打点计时器所用交流电的频率f ＝50.0 Hz. 将光电门固定在滑块B 的右侧，启动打点计时器，给滑块A 一向右的初速度，使它与B 相碰.碰后光电计时器显示的时间为ΔtB ＝3.500 ms ，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示. (b) 若实验允许的相对误差绝对值× 100%最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒 高考物理动量定理基础练习题 一、高考物理精讲专题动量定理 1．如图甲所示，物块A、B的质量分别是m A＝4.0kg和m B＝3.0kg。用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，物块B右侧与竖直墙壁相接触。另有一物块C从t＝0时以一定速度向右运动，在t＝4s时与物块A相碰，并立即与A粘在一起不再分开，C的v－t图象如图乙所示。求： （1）C的质量m C； （2）t＝8s时弹簧具有的弹性势能E p1，4~12s内墙壁对物块B的冲量大小I； （3）B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能E p2。 【答案】（1）2kg ；（2）27J，36N·S；（3）9J 【解析】 【详解】 （1）由题图乙知，C与A碰前速度为v1＝9m/s，碰后速度大小为v2＝3m/s，C与A碰撞过程动量守恒 m C v1＝(m A＋m C)v2 解得C的质量m C＝2kg。 （2）t＝8s时弹簧具有的弹性势能 E p1＝1 2 (m A＋m C)v22=27J 取水平向左为正方向，根据动量定理，4~12s内墙壁对物块B的冲量大小 I=(m A＋m C)v3-(m A＋m C)（-v2）=36N·S （3）由题图可知，12s时B离开墙壁，此时A、C的速度大小v3＝3m/s，之后A、B、C及弹簧组成的系统动量和机械能守恒，且当A、C与B的速度相等时，弹簧弹性势能最大 (m A＋m C)v3＝(m A＋m B＋m C)v4 1 2(m A＋m C)2 3 v＝ 1 2 (m A＋m B＋m C)2 4 v＋E p2 解得B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能E p2＝9J。 2．如图所示，质量为m=245g的木块（可视为质点）放在质量为M=0.5kg的木板左端，足够长的木板静止在光滑水平面上，木块与木板间的动摩擦因数为μ= 0.4，质量为m0 = 5g的子弹以速度v0=300m/s沿水平方向射入木块并留在其中（时间极短），子弹射入后，g取10m/s2，求： (1)子弹进入木块后子弹和木块一起向右滑行的最大速度v1 (2)木板向右滑行的最大速度v2高考物理复习之动量 动量定理
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