全品复习方案2020届高考物理一轮复习第6单元动量听课正文含解析.doc
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1、动量高考热点统计要求2015年2016年2017年2018年高考基础要求及冷点统计动量、动量定理35(2)35(2)35(2)35(2)201521、25实验七:验证动量守恒定律动量作为物理重要解题思想,可以综合其他很多核心知识考查,单独考查动量实验的概率较小.动量守恒定律及其应用14152424弹性碰撞和非弹性碰撞35(2)35(2)35(2)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
2、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.第17讲动量动量定理一、动量1.定义:物体的与的乘积.2.表达式:p=,单位.3.动量是矢量,与方向相同.二、冲量1.定义:是力对时间的累积效应,是过程量,效果表现为物体动量的变化.2.表达式:I=,单位.3.冲量是矢量,与或方向相同.三、动量定理1.内容:物体受到的等于.2.公式:I合=p.(1)动量的变化量是矢量,只有当初、末动量在一条直线上时,才可以直接进行代数运算.(2)p的计算方法:直线运动:选择一个正方向,与正方向相同的动量取正值,与正方向相反的动量取负值,可以表示为:p=pt-p0,其中p0、pt
3、分别是初、末动量.曲线运动:要用矢量的运算方法,利用平行四边形定则画图求解.【辨别明理】(1)一个物体的运动状态变化,它的动量一定改变.()(2)合外力的冲量是物体动量发生变化的原因.()(3)动量具有瞬时性.()(4)物体动量的变化等于某个力的冲量.()(5)一个质量为m的物体以初速度v0开始做平抛运动,经过时间t下降的高度为h,速度变为v,重力加速度为g,求在这段时间内物体动量变化的大小.考点一对动量、冲量的理解1.(动量与动能)(多选)对于一个质量不变的物体,下列说法正确的是()A.物体的动量发生变化,其动能一定发生变化B.物体的动量发生变化,其动能不一定发生变化C.物体的动能发生变化,
4、其动量一定发生变化D.物体的动能发生变化,其动量不一定发生变化图17-12.(冲量的理解)如图17-1所示,竖直面内有一个固定圆环,MN是它在竖直方向上的直径.两根光滑滑轨MP、QN的端点都在圆周上,MPQN.将两个完全相同的小滑块a、b分别从M、Q两点无初速度释放,在它们各自沿MP、QN运动到圆周上的过程中,下列说法中正确的是()A.合力对两滑块的冲量大小相同B.重力对a滑块的冲量较大C.弹力对a滑块的冲量较小D.两滑块的动量变化大小相同3.(冲量的计算)(多选)如图17-2所示,一个物体在与水平方向成角的拉力F的作用下匀速前进了时间t,则()图17-2A.拉力对物体的冲量大小为FtB.拉力
5、对物体的冲量大小为FtsinC.摩擦力对物体的冲量大小为FtsinD.合外力对物体的冲量大小为零4.(冲量和功的比较)2018合肥一模质量为0.2kg的小球以6m/s的速度竖直向下落至水平地面上,再以4m/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,关于小球动量的变化量p和合外力对小球做的功W,下列说法正确的是()A.p=2kgm/s,W=-2JB.p=-2kgm/s,W=2JC.p=0.4kgm/s,W=-2JD.p=-0.4kgm/s,W=2J要点总结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
6、矢量差定义式p=mvEk=mv2p=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Ek=,Ek=pv,p=,p=2.冲量与功的比较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NsJ公式I=Ft(F为恒力)W=Flcos(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)是能量变化的量度考点二动量定理的基本应用动量定理应用的基本程序:(1)确定研究对象.(2)对研究对象进行受力分析.可以先求每个力的冲量,再求各力冲量的矢量和;或先求合力,再求其冲量.(3)抓住过程的初、末状态,选好正方
7、向,确定各动量和冲量的正、负号.(4)根据动量定理列方程,如有必要还需要其他补充方程,最后代入数据求解.例12018全国卷高空坠物极易对行人造成伤害.若一个50g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下,与地面的碰撞时间约为2ms,则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为()A.10NB.102NC.103ND.104N变式题1高空作业须系安全带.如果质量为m的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动),此后经历时间t安全带达到最大伸长,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为()A.+mgB.-mgC.+mgD.-mg变式题2(
8、多选)一质量为2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动,F随时间t变化的图线如图17-3所示,则()图17-3A.t=1s时物块的速率为1m/sB.t=2s时物块的动量大小为4kgm/sC.t=3s时物块的动量大小为5kgm/sD.t=4s时物块的速度为零要点总结应用动量定理时应注意的问题(1)涉及力对时间的积累效应问题,优先考虑应用动量定理解决.(2)求合力冲量的方法有两种:若各外力的作用时间相同,且各外力均为恒力,可以先求出合力,再将合力乘时间求冲量,即I合=F合t.若各外力的作用时间不同,可以先求出每个外力在相应时间内的冲量,然后求各外力冲量的矢量和.(3)动量定理是矢量式,在
9、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.考点三动量定理与微元法的综合应用考向一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”,特点是质量具有连续性,题目中通常给出密度作为已知条件分析步骤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S2用微元法研究,作用时间t内的一段柱形流体的长度l=vt,对应的质量为m=V=Sl=Svt3建立方程,应用动量定理研究这段柱形流体例2水力采煤是利用高速水流冲击煤层而进行的.煤层受到3.6106N/m
10、2的压强冲击即可破碎,若水流沿水平方向冲击煤层,不考虑水的反向溅射作用,则冲击煤层的水流速度至少应为(水的密度为1103kg/m3)()A.30m/sB.40m/sC.45m/sD.60m/s变式题某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中.为计算方便起见,假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于S);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开.忽略空气阻力.已知水的密度为,重力加速度大小为g.玩具在空中悬停时,求其底面相对于喷口的高度.考向二微粒类问题微粒及其特点通常电子流、光子流、尘埃等被
11、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微元,柱体的横截面积为S2用微元法研究,作用时间t内一段柱形流体的长度为l,对应的体积为V=Sv0t,则微元内的粒子数N=nv0St3先应用动量定理研究单个粒子,建立方程,再乘N计算例3根据量子理论,光子的能量E与动量p之间的关系式为E=pc,其中c表示光速,由于光子有动量,照到物体表面的光子被物体吸收或反射时都会对物体产生压强,这就是“光压”,用I表示.(1)一台二氧化碳气体激光器发出的激光,功率为P0,射出的光束的横截面积为S,当它垂直照射到一物体表面并被物体全部反射时,激光对物体
12、表面的压力F=2pN,其中p表示光子的动量,N表示单位时间内激光器射出的光子数,试用P0和S表示该束激光对物体产生的光压.(2)有人设想在宇宙探测中用光为动力推动探测器加速,探测器上安装有面积极大、反射率极高的薄膜,并让它正对太阳,已知太阳光照射薄膜时每平方米面积上的辐射功率为1350W,探测器和薄膜的总质量为m=100kg,薄膜面积为4104m2,求此时探测器的加速度大小.变式题一艘宇宙飞船以速度v进入分布密度为的尘埃空间,如果飞船在垂直于运动方向上的最大截面积为S,且认为尘埃与飞船碰撞后都附着在飞船上,则飞船受到尘埃的平均制动力为多大?完成课时作业(十七)第18讲动量守恒定律及其应用一、动
13、量守恒定律1.内容:一个系统或者为零时,这个系统的总动量保持不变.2.常用的表达式:m1v1+m2v2=.二、系统动量守恒的条件1.理想守恒:系统不受外力或所受外力的合力为零,则系统动量守恒.2.近似守恒:系统受到的合力不为零,但当内力远大于外力时,系统的动量可近似地看作守恒.3.分方向守恒:系统在某个方向上所受合力为零时,系统在该方向上动量守恒.三、动量守恒的实例1.碰撞(1)特点:在碰撞现象中,一般都满足内力外力,可认为碰撞系统的动量守恒.(2)分类:种类动量是否守恒机械能是否守恒弹性碰撞守恒非弹性碰撞守恒有损失完全非弹性碰撞守恒损失2.反冲运动(1)定义:静止或运动的物体通过分离出部分物
14、质,而使自身在反方向获得加速的现象.(2)特点:在反冲运动中,系统的是守恒的.3.爆炸现象爆炸与碰撞类似,物体间的相互作用力很大,且系统所受的外力,所以系统动量,爆炸过程时间很短,物体的位移很小,可忽略不计,作用后从相互作用前的位置以新的动量开始运动.【辨别明理】(1)动量守恒定律中的速度是相对于同一参考系的速度.()(2)系统动量守恒,则机械能也守恒.()(3)质量相等的两个物体发生碰撞时,一定交换速度.()(4)系统的总动量不变是指系统总动量的大小保持不变.()(5)碰撞过程除了系统动量守恒之外,还需要满足什么条件?碰撞与爆炸在能量转化方面有何不同?考点一动量守恒条件的理解和应用1.动量守
15、恒的判定(1)系统不受外力或者所受外力的合力为零,则系统动量守恒;(2)系统受外力,但所受的外力远远小于内力、可以忽略不计时,则系统动量守恒;(3)系统在某一个方向上所受的合力为零,则系统在该方向上动量守恒.(4)若系统在全过程的某一阶段所受的合外力为零,则系统在该阶段动量守恒.2.应用动量守恒定律解题的一般步骤(1)确定研究对象,选取研究过程;(2)分析内力和外力的情况,判断是否符合动量守恒条件;(3)选定正方向,确定初、末状态的动量,最后根据动量守恒定律列方程求解.图18-11.(多选)人教版选修3-5改编如图18-1所示,在光滑水平面上有一辆平板车,一个人手握大锤站在车上.开始时人、锤和
16、车均静止,此人将锤抡起至最高点,此时大锤在头顶的正上方,然后人用力使锤落下沿水平方向敲打平板车的左端,而后再将锤抡起至最高点,如此周而复始地敲打车的左端,最后人和锤都恢复至初始状态且人不再敲打平板车.在此过程中,下列说法正确的是()A.锤从最高点落下至刚接触车的过程中,车的动量方向先水平向右,后水平向左B.锤从刚接触车的左端至锤的速度减小至零的过程中,车具有水平向左的动量,车的动量减小至零C.锤从刚离开车的左端至运动到最高点的过程中,车具有水平向右的动量D.在任一时刻,人、锤和车组成的系统动量守恒2.人教版选修3-5改编某机车以0.8m/s的速度驶向停在铁轨上的15节车厢,跟它们对接.机车跟第
17、1节车厢相碰后,它们连在一起具有一个共同的速度,紧接着又跟第2节车厢相碰,就这样,直至碰上最后一节车厢.设机车和车厢的质量都相等,则跟最后一节车厢相碰后车厢的速度为(铁轨的摩擦忽略不计)()A.0.053m/sB.0.05m/sC.0.057m/sD.0.06m/s3.人教版选修3-5改编悬绳下吊着一个质量为M=9.99kg的沙袋,悬绳长L=1m.一颗质量m=10g的子弹以v0=500m/s的水平速度射入沙袋,瞬间与沙袋达到共同速度(不计悬绳质量,g取10m/s2),则此时悬绳的拉力为()A.35NB.100NC.102.5ND.350N要点总结动量守恒定律的五个特性系统性研究的对象是相互作用
18、的两个或多个物体组成的系统同时性动量是一个瞬时量,表达式中的p1、p2必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量,p1、p2必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量相对性各物体的速度必须是相对同一参考系的速度(一般是相对于地面)矢量性动量守恒定律的表达式为矢量方程,解题时应选取统一的正方向普适性动量守恒定律不仅适用于低速宏观物体组成的系统,还适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统考点二碰撞问题三种碰撞形式的理解碰撞类型特征描述及重要关系式或结论弹性碰撞碰撞时,内力是弹性力,只发生机械能的转移,系统内无机械能损失,叫作弹性碰撞,若系统有两个物体在水平面上发生弹性碰撞,动量守恒,同时机械能也
19、守恒,满足:m1v1+m2v2=m1v1+m2v2m1+m2=m1v+m2v若碰撞前,有一个物体是静止的,设v2=0,则碰撞后的速度分别为v1=、v2=,对这一结果可做如下讨论:弹性碰撞(1)若m1=m2,则v1=0,v2=v1,碰后实现了动量和动能的全部转移;(2)若m1m2,则v10,v20,碰后二者同向运动;(3)若m1m2,则v10,碰后二者反向运动非弹性碰撞发生非弹性碰撞时,内力是非弹性力,部分机械能转化为物体的内能,机械能有损失,动量守恒,总动能减少.满足:m1v1+m2v2=m1v1+m2v2m1+m2m1v+m2v完全非弹性碰撞发生完全非弹性碰撞时,机械能向内能转化得最多,机械
20、能损失最大.碰后物体粘在一起,以共同速度运动,动量守恒,损失的机械能转化为内能.满足:m1v1+m2v2=(m1+m2)vE=m1+m2-(m1+m2)v2考向一弹性碰撞图18-2例12018江西赣州模拟如图18-2所示,B、C、D、E、F五个小球并排放置在光滑的水平面上,B、C、D、E四个球质量相等,而F球质量小于B球质量,A球质量等于F球质量.A球以速度v0向B球运动,所发生的碰撞均为弹性碰撞,则碰撞之后()A.3个小球静止,3个小球运动B.4个小球静止,2个小球运动C.5个小球静止,1个小球运动D.6个小球都运动变式题(多选)如图18-3所示,光滑的水平面上有P、Q两个固定挡板,A、B是
21、两挡板连线的三等分点.A点处有一质量为m2的静止小球2,紧贴P挡板的右侧有一质量为m1的等大小球1以速度v0向右运动并与质量为m2的小球2相碰.小球与小球间、小球与挡板间的碰撞均为弹性正碰,两小球均可视为质点.已知两小球之间的第二次碰撞恰好发生在B点处,且m1m2,则两小球的质量之比m1m2可能为()图18-3A.12B.13C.15D.17考向二完全非弹性碰撞例2某超市两辆相同的手推购物车质量均为m且相距为l沿直线排列,静置于水平地面上.为了节省收纳空间,工人给第一辆车一个瞬间的水平推力使其运动,并与第二辆车相碰,且在极短时间内相互嵌套结为一体,以共同的速度运动了距离,恰好停靠在墙边.若车运
22、动时受到的摩擦力恒为车重的k倍,忽略空气阻力,重力加速度为g.求:(1)购物车碰撞过程中系统损失的机械能;(2)工人给第一辆购物车的水平冲量大小.变式题(多选)2018石家庄冲刺一木块沿光滑水平面以6m/s的速度向右做匀速直线运动,一颗子弹以10m/s的速度沿水平方向向左迎面击中木块,子弹射入木块后未穿出,木块继续向右运动,速度变为5m/s.下列说法正确的是()A.木块与子弹的质量之比为151B.若第二颗同样的子弹以相同的速度再次射入木块后未穿出,则木块以3m/s的速度向右运动C.如果想让木块停止运动,应以相同的速度再向木块迎面射入4颗同样子弹(子弹均未穿出)D.如果想让木块停止运动,应以相同
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