1.2 动量定理的应用 导学案 -2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册（含答案）

动量定理的应用导学案班级姓名知识回顾恒力的冲量公式动量定理的内容和表达式应用一、应用动量定理定性解释生活中的现象情境1：在学校运动会上，我们注意到跳高杆下面放有厚厚的海绵垫子。请思考1、跳高比赛中为什么要垫海绵垫？2、与直接落在地面上什么相同的物理量？什么不同的物理量？情境2：抽动板擦下的纸条，第一次缓慢抽动，第二次迅速抽动，通过观察发现两次板擦在桌面上运动距离不同，请解释这是为什么？归纳：（1）当物体的动量变化量一定时，力的作用时间Δt越短，力F就越大；力的作用时间Δt越长，力F就越小，如玻璃杯掉在水泥地上易碎，而掉在沙地上不易碎。（2）当作用力F一定时，力的作用时间Δt越长，动量变化量Δp越大；力的作用时间Δt越短，动量变化量Δp越小。练习1、下列对几种物理现象的解释中，正确的是()A.砸钉子时不用橡皮锤，只是因为橡皮锤太轻B.跳高时在沙坑里填沙，是为了减小冲量C.在推车时推不动是因为推力的冲量为零D.动量相同的两个物体受到相同的制动力的作用，两个物体将同时停下来练习2、一个笔帽竖直放在桌面上的纸条上，要求把纸条从笔帽下抽出，如果缓慢拉出纸条，笔帽必倒，若快速拉出纸条，笔帽可能不倒。以下判断正确的是()。A.缓慢拉动纸条时，笔帽受到的冲量小B.缓慢拉动纸条时，纸条对笔帽水平作用力小，笔帽也可能不倒C.快速拉动纸条时，笔帽受到的冲量小D.快速拉动纸条时，纸条对笔帽水平作用力小应用二应用动量定理解决多过程综合问题情境3、质量为m的物体，静止在足够大的水平面上，物体与水平面的动摩擦因数为μ，有一水平向右恒力F作用于物体上，并使之加速前进，经t1秒后撤去恒力F，求物体运动的总时间t。练习3、“蹦床”已成为奥运会的比赛项目。质量为m的运动员从床垫正上方h1高处自由落下，落到床垫上后反弹的高度为h2，设运动员每次与床垫接触的时间为t，求:在运动员与床垫接触的时间内运动员对床垫的平均作用力。(空气阻力不计，重力加速度为g)应用三、应用动量定理解决流体问题情境4、水力采煤是利用高速水流冲击煤层而进行的，煤层受到3.6×106N/m2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（）A．30m/s B．40m/s C．45m/s D．60m/s归纳：应用动量定理解决流体问题一般思路（1）在极短时间△t内，取一小柱体作为研究对象，小柱体的体积△V＝vS△t（2）小柱体的质量△m＝p△V＝pvS△t（3）小柱体的动量变化大小△p＝△mv＝pv2S△t（4）应用动量定理F△t＝△p，列方程计算练习4、（多选）用高压水枪清洗汽车的照片如图所示。设水枪喷出水柱截面为圆形，直径为D，水流速度为v，水柱垂直汽车表面，水柱冲击汽车后沿原方向的速度为零。高压水枪的质量为M，手持高压水枪操作，已知水的密度为ρ。下列说法正确的是()A．水柱对汽车的平均冲力为ρπD2v2/4B．高压水枪单位时间喷出的水的质量为ρvπD2/4C．高压水枪喷出水柱直径D减半时，水柱对汽车的平均冲力加倍D．当高压水枪喷口的出水速度变为原来2倍时，压强变为原来的4倍应用四、动量定理和动能定理的综合应用例题、一质量为2kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5m的位置B处是一面墙，如图所示。物块以v0＝9m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s，碰后以6m/s的速度反向运动直至静止。g取10m/s2。(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ；(2)若碰撞时间为0.05s，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。练习5.在光滑水平面上,一静止的物体受到一水平力F的作用,F随时间t的变化规律如图所示,则下列说法正确的是()A.在0~4t0时间内,力F做的功为0B.在2t0时刻,物体的速度最大C.在3t0时刻,物体的加速度最大D.在0~2t0时间内,力F的冲量为F0t0课后练习题练习1．水平面上有质量相等的a、b两个物体，水平推力F1、F2分别作用在a、b上。一段时间后撤去推力，物体继续运动一段距离后停下。两物体的v－t图线如图所示，图中AB∥CD。则整个过程中()A．F1的冲量等于F2的冲量B．F1的冲量大于F2的冲量C．摩擦力对a物体的冲量等于摩擦力对b物体的冲量D．合外力对a物体的冲量等于合外力对b物体的冲量练习2、物体A和B用轻绳相连挂在轻弹簧下静止不动，如图(a)所示．A的质量为m，B的质量为M，将连接A、B的绳烧断后，物体A上升经某一位置时的速度大小为v，这时物体B的下落速度大小为u，如图(b)所示，在这段时间里，弹簧弹力对物体A的冲量等于（）A．mvB．Mv-MuC．Mv+MuD．mv+mu练习3．(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3km/s，产生的推力约为4.8×106N，则它在1s时间内喷射的气体质量约为()A．1.6×102kg B．1.6×103kgC．1.6×105kg D．1.6×106kg练习4．2019年8月11日超强台风“利奇马”登陆青岛，导致部分高层建筑顶部的广告牌损毁。台风“利奇马”登陆时的最大风力为9级，最大风速为23m/s。如图所示，某高层建筑顶部广告牌的尺寸为高5m、宽20m，空气密度ρ＝1.2kg/m3，空气吹到广告牌上后速度瞬间减为0，则该广告牌受到的最大风力约为()A.3.9×104N B.6.3×104NC.1.0×104N D.9.0×104N练习5．一艘宇宙飞船以速度v进入分布密度为ρ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？练习6、正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子的质量均为m，单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略，其速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等，与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力FN与m、n和v的关系。练习7．2022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。某滑道示意图如图，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高h＝10m，C是半径R＝20m圆弧的最低点。质量m＝60kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，加速度a＝4.5m/s2，到达B点时速度vB＝30m/s，取重力加速度g＝10m/s2。(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I的大小，(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FN的大小。练习8、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ρ，重力加速度大小为g。求：喷泉单位时间内喷出的水的质量玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度

参考答案情境1、（1）有海绵垫将延长与运动员的作用时间，从而减小对运动员冲击力，起到缓冲保护作用动量变化Δp相同，减速过程作用时间Δt不同，合力F合不同，冲击力F不同情境2、在缓慢或快速抽动纸条时，合外力大小为滑动摩擦力，作用力相同，但是缓慢或快速抽动纸条两物体的相互