
1.理解動量和沖量的概念,理解動量定理及其表達式。 2.能用動量定理解釋生活中的有關現(xiàn)象。 3.會用動量定理進行相關計算,并會在流體力學中建立“柱狀”模型。
1.思考判斷(1)一個物體的運動狀態(tài)變化時,它的動量一定改變。( )(2)物體的動能不變,其動量一定不變。( )(3)合力的沖量是物體動量發(fā)生變化的原因。( )(4)物體的動量發(fā)生改變,則合力一定對物體做了功。( )(5)運動員接籃球時手向后緩沖一下,是為了減小動量的變化量。( )
2.高鐵列車在啟動階段的運動可看作初速度為零的勻加速直線運動。在啟動階段,列車的動能( )A.與它所經(jīng)歷的時間成正比B.與它的位移成正比C.與它的速度成正比D.與它的動量成正比
考點二 動量定理的理解和應用
考點三 應用動量定理處理流體類問題
1.動能、動量、動量變化量的比較
②圖像法:作出F-t變化圖線,圖線與t軸所圍的面積即為變力的沖量。如圖所示。③動量定理法:對于易確定始、末時刻動量的情況,求出該力作用下物體動量的變化量,再由動量定理I=Δp求解。
例1 (多選)在光滑水平面上,原來靜止的物體在水平力F的作用下,經(jīng)過時間t、通過位移L后動量變?yōu)閜、動能變?yōu)镋k。以下說法正確的是( )A.在F作用下,若這個物體經(jīng)過位移2L,其動量等于2pB.在F作用下,若這個物體經(jīng)過位移2L,其動能等于2EkC.在F作用下,若這個物體經(jīng)過時間2t,其動能等于2EkD.在F作用下,若這個物體經(jīng)過時間2t,其動量等于2p
角度 對動量和動能比較
例2 如圖1所示,質量為m的小滑塊沿傾角為θ的斜面向上滑動,經(jīng)過時間t1,速度變?yōu)榱悴⒂珠_始下滑,經(jīng)過時間t2回到斜面底端,滑塊在運動過程中受到的摩擦力大小始終為f。已知重力加速度為g。在整個運動過程中,下列說法正確的是( )A.重力對滑塊的總沖量大小為mg(t1+t2)sin θB.支持力對滑塊的總沖量大小為mg(t1+t2)cs θC.合力的沖量為0D.摩擦力的總沖量大小為f(t1+t2)
角度 恒力沖量的計算
解析 重力對滑塊的總沖量為mg(t1+t2),A錯誤;支持力對滑塊的總沖量為mg(t1+t2)cs θ,B正確;整個過程中滑塊的動量發(fā)生了改變,故合外力的總沖量不為0,C錯誤;上滑過程和下滑過程摩擦力的方向相反,故若以沿斜面向下為正方向,摩擦力的總沖量為f(t2-t1),D錯誤。
例3 (多選)質量為m=1 kg的物塊在水平拉力的作用下從靜止開始沿水平桌面做直線運動,其拉力F隨時間t的變化圖線如圖2所示,物塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,重力加速度g=10 m/s2。則( )A.在t=2 s時,物塊的動量大小為1 kg· m/sB.在t=4 s時,物塊的速度為0C.在0~2 s內(nèi)和2~5 s內(nèi),物塊動量的變化量大小之比為3∶2D.在0~5 s內(nèi),物塊的最大速度為1.5 m/s
角度 利用F-t圖像求沖量
例4 (2024·廣東深圳高三聯(lián)考)錘子是常用裝修工具。鋪木地板時,調整地板之間銜接平整,需要用錘子輕輕敲打;把鐵釘釘入堅硬的木板需要用錘子重重敲打。關于兩種情況下選用的錘子及理由,以下說法正確的是( )A.釘鐵釘時,應選鐵錘快速敲打,以獲得較大的打擊力B.釘鐵釘時,應選木錘快速敲打,以獲得較小的打擊力C.鋪地板時,應選鐵錘低速敲打,以獲得較小的打擊力D.鋪地板時,應選木錘低速敲打,以獲得較大的打擊力
角度 用動量定理解釋生活中的現(xiàn)象
例5 (多選)(2023·廣東卷,10)某同學受電動窗簾的啟發(fā),設計了如圖4所示的簡化模型,多個質量均為1 kg的滑塊可在水平滑軌上滑動,忽略阻力。開窗簾過程中,電機對滑塊1施加一個水平向右的恒力F,推動滑塊1以0.40 m/s的速度與靜止的滑塊2碰撞,碰撞時間為0.04 s,碰撞結束后瞬間兩滑塊的共同速度為0.22 m/s,關于兩滑塊的碰撞過程,下列說法正確的有( )A.該過程動量守恒B.滑塊1受到合外力的沖量大小為0.18 N·sC.滑塊2受到合外力的沖量大小為0.40 N·sD.滑塊2受到滑塊1的平均作用力大小為5.5 N
角度 動量定理的有關計算
解析 取向右為正方向,滑塊1和滑塊2組成的系統(tǒng)的初動量為p1=mv1=1×0.40 kg·m/s=0.40 kg·m/s,碰撞后總的動量為p2=2mv2=2×1×0.22 kg·m/s=0.44 kg·m/s,p1≠p2,則滑塊的碰撞過程動量不守恒,故A錯誤;對滑塊1,取向右為正方向,則有I1=mv2-mv1=1×0.22 kg·m/s-1×0.40 kg·m/s=-0.18 kg·m/s,負號表示方向水平向左,故B正確;對滑塊2,取向右為正方向,則有I2=mv2=1×0.22 kg·m/s=0.22 kg·m/s,故C錯誤;對滑塊2,根據(jù)動量定理有F12Δt=I2,解得F12=5.5 N,則滑塊2受到滑塊1的平均作用力大小為5.5 N,故D正確。
1.(2024·江西贛州模擬)2023年6月13日,杭州外賣小哥從約15米高的西興大橋上跳下救人的事件感動了全國人民,從這么高跳下其實是很危險的,假設他的質量為60 kg,重力加速度取10 m/s2,不計空氣阻力,跳下時初速度為零,若入水姿勢正確則從接觸水面到速度為零下降約3 m,若入水姿勢不對則從接觸水面到速度為零下降約1 m,則下列說法正確的是( )A.人在空中運動過程中,重力的沖量與下降高度成正比B.入水姿勢正確的情況下,人受到水的平均作用力約3 000 NC.入水姿勢不正確的情況下,人受到水的平均作用力約9 600 ND.人從跳下到速度減為零的過程中機械能守恒
例6 雨打芭蕉是中國古代文學中常見的抒情意象,為估算雨滴撞擊芭蕉葉產(chǎn)生的平均壓強p,小華同學將一圓柱形的量杯置于院中,測得一段時間t內(nèi)杯中水面上升的高度為h,查詢得知當時雨滴下落的速度為v。設雨滴豎直下落到水平的芭蕉葉上后以原來的速率豎直反彈。已知水的平均密度為ρ,不計雨滴重力。則p的大小為( )
2.一宇宙飛船的橫截面積為S,以v0的恒定速率航行,當進入有宇宙塵埃的區(qū)域時,設在該區(qū)域,單位體積內(nèi)有n顆塵埃,每顆塵埃的質量為m,若塵埃碰到飛船前是靜止的,且碰到飛船后就粘在飛船上,不計其他阻力,為保持飛船勻速航行,飛船發(fā)動機的牽引力功率為( )
對點練1 動量和沖量1.(多選)(2023·廣州市綜合測試)如圖1,水平飛向球棒的壘球被擊打后,動量變化量為12.6 kg·m/s,則( )A.球的動能可能不變B.球的動量大小一定增加12.6 kg·m/sC.球對棒的作用力與棒對球的作用力大小一定相等D.球受到棒的沖量方向可能與球被擊打前的速度方向相同
解析 壘球被擊打后,可能以與擊打前等大的速度反向打出,所以球的動能可能不變,動量的大小可能不變,故A正確,B錯誤;根據(jù)牛頓第三定律可知,球對棒的作用力與棒對球的作用力大小一定相等,故C正確;球受到棒的沖量方向與棒對球的彈力方向相同,與球被擊打前的速度方向相反,故D錯誤。
2.(多選)(2023·新課標卷,19)如圖2,使甲、乙兩條形磁鐵隔開一段距離,靜止于水平桌面上,甲的N極正對著乙的S極,甲的質量大于乙的質量,兩者與桌面之間的動摩擦因數(shù)相等?,F(xiàn)同時釋放甲和乙,在它們相互接近過程中的任一時刻( )A.甲的速度大小比乙的大B.甲的動量大小比乙的小C.甲的動量大小與乙的相等D.甲和乙的動量之和不為零
3.(2022·湖北卷,7)一質點做曲線運動,在前一段時間內(nèi)速度大小由v增大到2v,在隨后的一段時間內(nèi)速度大小由2v增大到5v。前后兩段時間內(nèi),合外力對質點做功分別為W1和W2,合外力的沖量大小分別為I1和I2。下列關系式一定成立的是( )A.W2=3W1,I2≤3I1 B.W2=3W1,I2≥I1C.W2=7W1,I2≤3I1 D.W2=7W1,I2≥I1
對點練2 動量定理的理解和應用4.(多選)(2024·廣東汕頭高三月考)如圖3所示,在輪船的船舷和碼頭的岸邊一般都固定有橡膠輪胎,輪船駛向碼頭停靠時,會與碼頭發(fā)生碰撞,對這些輪胎的作用,下列說法正確的是( )A.增大輪船與碼頭碰撞過程中所受的沖量B.減小輪船與碼頭碰撞過程中動量的變化量C.延長輪船與碼頭碰撞過程中的作用時間D.減小輪船與碼頭碰撞過程中受到的作用力
解析 對輪船靠岸與碼頭碰撞的過程,輪船的初、末速度不會受輪胎影響,輪船的動量變化量相同,根據(jù)動量定理,輪船受到的沖量也相同,故A、B錯誤;輪胎可以起到緩沖作用,延長輪船與碼頭碰撞過程中的作用時間,從而減小輪船因碰撞受到的作用力,故C、D正確。
5.(2024·重慶西南大學附中高三期末)舞中幡是中國傳承千年的雜技項目之一,小西觀看央視春晚雜技節(jié)目《龍躍神州》中的拋幡表演,雜技演員站在地上,將中幡從胸口處豎直向上拋起,1.5 s后,在自己的胸口處開始接幡,并下蹲緩沖,經(jīng)過0.5 s,將幡接穩(wěn)在手中。若一根中幡質量約為20 kg,重力加速度g=10 m/s2。假設忽略幡運動過程中所受的空氣阻力,雜技演員接幡過程中,幡對手的平均作用力為( )A.300 NB.500 NC.600 ND.800 N
6.(多選)一個質量為60 kg的蹦床運動員,從離水平網(wǎng)面某高處自由下落,著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到空中。用攝像機錄下運動過程,從自由下落開始計時,取豎直向下為正方向,用計算機作出v-t圖像如圖4所示,其中0~t1和t2~t3為直線,t2=1.6 s,不計空氣阻力,取重力加速度g=10 m/s2。從自由下落開始到蹦至離水平網(wǎng)面最高處的過程中,下列說法正確的是( )A.網(wǎng)對運動員的平均作用力大小為1 950 NB.運動員動量的變化量為1 080 kg· m/sC.彈力的沖量大小為480 N·sD.運動員所受重力的沖量大小為1 560 N·s
對點練3 應用動量定理處理流體類問題7.如圖5,為估算雨水對傘面產(chǎn)生的平均撞擊力,小明在大雨天將一圓柱形水杯置于露臺,測得10分鐘內(nèi)杯中水位上升了60 mm,當時雨滴豎直下落速度約為12 m/s。設雨滴撞擊傘面后無反彈,不計雨滴重力,雨水的密度為1×103 kg/m3,傘面的面積約為0.8 m2,據(jù)此估算當時雨水對傘面的平均撞擊力約為( )A.0.1 NB.1.0 NC.10 ND.15 N
8.(多選)高速磁懸浮列車在水平長直軌道上運行,車頭會受到前方空氣的阻力,假設列車周圍空氣靜止,車頭前方的空氣碰到車頭后速度變?yōu)榕c車廂速度相同。已知空氣密度為ρ,車頭的迎風面積(垂直運動方向上的投影面積)為S,列車額定功率為P,以最大速度勻速運行。若只考慮車頭有空氣阻力,軌道摩擦等其他阻力不計,下列說法正確的是( )
9.(多選)如圖7所示,籃球以水平初速度v0碰撞籃板后水平彈回,速率變?yōu)樵瓉淼膋倍(k
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