（江苏专用）2020版高考物理总复习第十一章动量守恒定律第1讲动量定理动量守恒定律及应用教案.docx

动量定理 动量守恒定律及应用高考导航考点内容要求高考命题实况高考战报201620172018动量动量定理T12C(1)：衰变方程T12C2)：光子的动量及动量改变量T12C(3)：光子的能量、光电效应产生的条件T12C(1)：比结合能曲线T12C(2)：微观粒子的动量、德布罗意波T12C(3)：动量守恒定律T12C(1)：半衰期T12C(2)：光电效应、动量T12C(3)：动量定理的应用3年3考难度中等保B必会动量守恒定律及其应用弹性碰撞和非弹性碰撞氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式高频考点：原子核、原子结构。波粒二象性。动量守恒定律简单应用。创新区域：基础知识联系现代科技。结合现代科技问题并简单应用。常见模型的考查。原子核的组成原子核的衰变半衰期放射性同位素放射性的应用与防护核力与结合能质量亏损核反应方程裂变反应聚变反应链式反应普朗克能量子假说黑体和黑体辐射光电效应光的波粒二象性物质波实验十：验证动量守恒定律【说明】只限一维碰撞。第1讲动量定理动量守恒定律及应用知识排查动量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：pmv。3.单位：千克米/秒；符号是kgm/s。4.标矢性：动量是矢量，其方向和速度方向相同。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：IFt。(2)单位：牛秒，符号是Ns。(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：物体在一个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)表达式：Ftppp。(3)矢量性：动量变化量的方向与合外力的方向相同，可以在某一方向上应用动量定理。动量守恒定律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：m1v1m2v2m1v1m2v2或pp。3.适用条件(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，系统的动量可近似看成守恒。(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。弹性碰撞和非弹性碰撞1.碰撞物体间的相互作用持续时间很短，而物体间相互作用力很大的现象。2.特点在碰撞现象中，一般都满足内力远大于外力，可认为相互碰撞的系统动量守恒。3.分类动量是否守恒机械能是否守恒弹性碰撞守恒守恒非完全弹性碰撞守恒有损失完全非弹性碰撞守恒损失最多小题速练1.思考判断(1)一个物体的运动状态变化，它的动量一定改变。()(2)动量越大的物体，其速度越大。()(3)两物体的动量相等，动能也一定相等。()(4)物体的动量变化量等于某个力的冲量。()(5)物体沿水平面运动，重力不做功，重力的冲量也等于零。()(6)系统的动量守恒时，机械能也一定守恒。()(7)若在光滑水平面上的两球相向运动，碰后均变为静止，则两球碰前的动量大小一定相同。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.人教版35P8例题改编如图1所示，运动员挥网球拍将质量为m的网球击出。如果网球被拍子击出前、后瞬间速度的大小分别为v1、v2，v1与v2方向相反，且v2v1。忽略网球的重力，则此过程中拍子对网球作用力的冲量()图1A.大小为m(v2v1)，方向与v1方向相同B.大小为m(v2v1)，方向与v1方向相同C.大小为m(v2v1)，方向与v2方向相同D.大小为m(v2v1)，方向与v2方向相同解析在拍打网球的过程中，选取v2方向为正方向，对网球运用动量定理有Imv2(mv1)m(v2v1)，即拍子对网球作用力的冲量大小为m(v2v1)，方向与v2方向相同。答案D3.人教版选修35P16第5题改编某机车以0.8 m/s 的速度驶向停在铁轨上的15节车厢，与它们对接。机车与第1节车厢相碰后，它们连在一起具有一个共同的速度，紧接着又与第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，则与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.0.053 m/sB.0.05 m/sC.0.057 m/s D.0.06 m/s解析取机车和15节车厢整体为研究对象，由动量守恒定律mv0(m15m)v，vv00.8 m/s0.05 m/s，故选项B正确。答案 B动量的理解1.对动量的理解(1)动量是矢量，方向与速度方向相同。(2)动量是状态量。通常说物体的动量是指运动物体某一时刻的动量(状态量)，计算物体此时的动量应取这一时刻的瞬时速度。(3)动量是相对量。物体的动量与参考系的选取有关，通常情况下，是指相对地面的动量。2.动量、动能、动量变化量的比较名称项目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pmvEkmv2ppp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，Ekpv，p，p【例1】(2018全国卷，14)高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动。在启动阶段，列车的动能()A.与它所经历的时间成正比 B.与它的位移成正比C.与它的速度成正比 D.与它的动量成正比解析列车启动的过程中加速度恒定，由匀变速直线运动的速度与时间关系可知vat，且列车的动能为Ekmv2，由以上整理得Ekma2t2，动能与时间的平方成正比，动能与速度的平方成正比，A、C错误；将xat2代入上式得Ekmax，则列车的动能与位移成正比，B正确；由动能与动量的关系式Ek可知，列车的动能与动量的平方成正比，D错误。答案B动量定理的理解和应用1.冲量的计算方法(1)计算冲量可以使用定义式IFt求解，此方法仅限于恒力的冲量，无需考虑物体的运动状态。(2)利用Ft图象计算，Ft围成的面积可以表示冲量，该种方法可以计算变力的冲量。2.动量定理理解的要点(1)表达式为矢量式。(2)F既可以是恒力也可以是变力。(3)冲量是动量变化的原因。(4)由Ftpp，得F，即物体所受的合力等于物体的动量对时间的变化率。3.用动量定理解释现象(1)p一定时，F的作用时间越短，力就越大；作用时间越长，力就越小。(2)F一定，此时力的作用时间越长，p就越大；力的作用时间越短，p就越小。分析问题时，要把哪个量一定，哪个量变化搞清楚。4.动量定理的两个重要应用(1)应用Ip求变力的冲量。(2)应用pFt求动量的变化量。【例2】(2019辽师大附中检测)质量相同的子弹、橡皮泥和钢球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，下列说法正确的是()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根据力的作用的相互性，子弹、橡皮泥和钢球对墙的冲量大小可以通过墙对子弹、橡皮泥和钢球的冲量求得对子弹p1mv1mv2，对橡皮泥p2mv1，对钢球p32mv1，由此可知p1p2v2)，帆面的截面积为S，空气的密度为，则帆船在匀速前进时帆面受到的平均作用力的大小为()A.S(v1v2)2 B.S(v1v2)2C.S(vv) D.Sv1(v1v2)解析时间t内吹过风帆的空气动量减小了，以初速度方向为正方向，根据动量定理，有FtS (v1v2)t(v2v1)，解得FS(v1v2)2，根据牛顿第三定律，帆船在匀速前进时帆面受到的平均风力大小为FS(v1v2)2，故选项A正确。答案A将动量定理应用于流体时，应从任意时刻开始较小的t时间内从流管中取出一个在流动方向上的截面1和2围起来的柱体体积V，在此柱体内截取一微小流束l，将“无形”流体变为“有形”实物m，则在t时间内质量为m的柱形流体的动量变化为p，即Ftmv2mv1。1.下列解释中正确的是()A.跳高时，在落地处垫海绵是为了减小冲量B.在码头上装橡皮轮胎，是为了减小渡船靠岸过程受到的冲量C.动量相同的两个物体受相同的制动力作用，质量小的先停下来D.人从越高的地方跳下，落地时越危险，是因为落地时人受到的冲量越大解析跳高时，在落地处垫海绵是为了延长作用时间减小冲力，不是减小冲量，故选项A错误；在码头上装橡皮轮胎，是为了延长作用时间，从而减小冲力，不是减小冲量，故选项B错误；动量相同的两个物体受相同的制动力作用，根据动量定理Ftmv，则知运动时间相等，故选项C错误；从越高的地方跳下，落地时速度越大，动量越大，则冲量越大，故选项D正确。答案D2.(2019江苏扬州中学高三考试)(多选)A、B两球在光滑水平面上做相向运动，已知mAmB，当两球相碰后。其中一球停止，则可以断定()A.碰前A的动量等于B的动量B.碰前A的动量大于B的动量C.若碰后A的速度为零，则碰前A的动量大于B的动量D.若碰后B的速度为零，则碰前A的动量小于B的动量解析两球组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，以A的运动方向为正方向，由动量守恒定律得mAvAmBvBmAvAmBvB，如果碰撞前A的动量等于B的动量，碰撞后两者速度都等于零，故选项A错误；若碰后A的速度为零，则碰撞后B反向运动，否则两者会发生第二次相撞，这说明系统总动量方向与A的动量方向相同，则碰撞前A的动量大于B的动量；若碰后B的速度为零，则碰撞后A反向运动，否则两者会发生第二次相撞，这说明系统总动量方向与B的动量方向相同，则碰撞前A的动量小于B的动量；由以上分析可知，两球碰撞后一球静止，可能是碰撞前A的动量大于B的动量，也可能是碰撞前A的动量小于B的动量，故选项B错误，C、D正确。答案CD3.(2018合肥一模)质量为0.2 kg的小球以6 m/s的速度竖直向下落至水平地面上，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.p2 kgm/sW2 JB.p2 kgm/sW2 JC.p0.4 kgm/sW2 JD.p0.4 kgm/sW2 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：pmv2mv10.24 kgm/s0.2(6)kgm/s2 kgm/s，方向竖直向上。由动能定理，合外力做的功Wmvmv0.242 J0.262 J2 J，故A项正确。答案A4.2017江苏单科12C(3)甲、乙两运动员在做花样滑冰表演，沿同一直线相向运动，速度大小都是1 m/s。甲、乙相遇时用力推对方，此后都沿各自原方向的反方向运动，速度大小分别为1 m/s和2 m/s。求甲、乙两运动员的质量之比。解析取甲运动员原运动方向为正方向，由动量守恒定律得m1v1m2v2m2v2m1v1代入数据得。答案32活页作业(时间：30分钟)一、单项选择题1.(2018徐州模拟)如图1所示的装置中，木块B与水平桌面间是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后，停在木块内。将弹簧压缩到最短，现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统)，则在此系统从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中()图1A.动量守恒，机械能守恒B.动量不守恒，机械能不守恒C.动量守恒，机械能不守恒D.动量不守恒，机械能守恒解析由于子弹射入木块过程中，二者之间存在着摩擦，故此过程机械能不守恒，子弹与木块一起压缩弹簧的过程中，速度逐渐减小到零，所以此过程动量不守恒，故整个过程中，动量、机械能均不守恒，B项正确。答案B2.(2019福建福州模拟)一质量为M的航天器，正以速度v0在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出一定质量的气体，气体喷出时速度大小为v1，加速后航天器的速度大小为v2，则喷出气体的质量m为()A.mM B.mMC.mM D.mM解析规定航天器的速度方向为正方向，由动量守恒定律可得Mv0(Mm)v2mv1，解得mM，故C正确。答案C3.(2017全国卷，14)将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空，50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)()A.30 kgm/s B.5.7102 kgm/sC.6.0102 kgm/s D.6.3102 kgm/s解析设火箭的质量为m1，燃气的质量为m2。由题意可知，燃气的动量p2m2v250103600 kgm/s30 kgm/s。根据动量守恒定律可得0m1v1m2v2，则火箭的动量大小为p1m1v1m2v230 kgm/s，所以选项A正确，B、C、D错误。答案A4.(2018江苏泰州检测)如图2所示，质量分别为m1和m2的小球A、B在光滑水平面上分别以速度v1、v2同向运动，并发生对心碰撞，碰后B被右侧墙壁原速率弹回，又与A碰撞，再一次碰撞后两球都静止，则第一次碰后A速度的大小为()图2A. B.C. D.解析设小球A、B第一次碰后速度的大小分别为v1和v2，由动量守恒定律得m1v1m2v2m1v1m2v2，两个小球再一次碰撞时m1v1m2v20，得v1，C正确。答案C5.(2018全国卷，15)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，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为()A.10 N B.102 NC.103 N D.104 N解析根据自由落体运动和动量定理有2ghv2(h为25层楼的高度，约70 m)，Ftmv，代入数据解得F1103 N，所以C正确。答案C二、多项选择题6.在光滑水平面上有一质量为m的物体，在与水平方向成角的恒定拉力F作用下沿水平面运动，则在时间t内()A.重力的冲量大小为0B.拉力F的冲量大小为FtC.拉力F的冲量大小为Ftcos D.物体动量的变化量等于Ftcos 解析重力的冲量大小IGmgt，选项A错误；拉力F的冲量大小IFFt，故选项B正确，C错误；合力的冲量大小I合Ftcos ，根据动量定理知，合力的冲量等于动量的变化量，则动量的变化量为Ftcos ，故选项D正确。答案BD7.(2017全国卷，20)一质量为2 kg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3所示，则()图3A.t1 s时物块的速率为1 m/sB.t2 s时物块的动量大小为4 kgm/sC.t3 s时物块的动量大小为5 kgm/sD.t4 s时物块的速度为零解析由动量定理可得Ftmv，解得v。t1 s时物块的速率为v m/s1 m/s，故选项A正确；t2 s 时物块的动量大小p2F2t222 kgm/s4 kgm/s，t3 s时物块的动量大小为p3F1t2F2t3(2211) kgm/s3 kgm/s，t4 s 时物块的动量大小为p4F1t2F2t4(2212) kgm/s2 kgm/s，所以t4 s时物块的速度为1 m/s，故选项B正确，C、D错误。答案AB8.某研究小组通过实验测得两滑块碰撞前后运动的实验数据，得到如图4所示的位移时间图象。图中的线段a、b、c分别表示沿光滑水平面上同一条直线运动的滑块、和它们发生正碰后结合体的位移变化关系。已知相互作用时间极短，由图象给出的信息可知()图4A.碰前滑块与滑块速度大小之比为52B.碰前滑块的动量大小比滑块的动量大小大C.碰前滑块的动能比滑块的动能小D.滑块的质量是滑块的质量的解析根据xt图象的斜率等于速度，可知碰前滑块速度为v12 m/s，滑块的速度为v20.8 m/s，则碰前速度大小之比为52，故选项A正确；碰撞前后系统动量守恒，碰撞前，滑块的动量为负，滑块的动量为正，由于碰撞后总动量为正，故碰撞前总动量也为正，故碰撞前滑块的动量大小比滑块的小，故选项B错误；碰撞后的共同速度为v0.4 m/s，