2019版高考物理大一轮复习第六章动量守恒定律及其应用第18讲动量定理动量守恒定律学案

1、第18讲动量定理动量守恒定律考纲要求考情分析命题趋势1.动量动量定理2动能守恒定律及其应用3弹性碰撞和非弹性碰撞4验证动量守恒定律2017全国卷，142017全国卷，202017天津卷，10高考中对本专题的考查方式主要有三种：(1)动量定理与动力学结合；(2)以碰撞为模型考查动量守恒定律的应用；(3)以生活示例为背景考查规律的灵活运用.1动量、动量变化、冲量(1)动量定义：物体的_质量_与_速度_的乘积表达式：p_mv_.方向：动量的方向与_速度_的方向相同(2)动量的变化因为动量是矢量，动量的变化量p也是_矢量_，其方向与速度的改变量v的方向_相同_.动量的变化量p的大小，一般用末动量p减去

2、初动量p进行计算，也称为动量的增量即_ppp_.(3)冲量定义：_力_与_力的作用时间_的乘积叫做力的冲量公式：_IFt_.单位：_Ns_.方向：冲量是_矢量_，其方向_与力的方向相同_.2动量定理(1)内容：物体在一个运动过程始末的_动量变化量_等于它在这个过程中所受_合力_的冲量(2)公式：_mvmvF(tt)_或_ppI_.(3)动量定理的理解动量定理反映了力的冲量与动量变化量之间的因果关系，即外力的冲量是原因，物体的动量变化量是结果动量定理中的冲量是合力的冲量，而不是某一个力的冲量，它可以是合力的冲量，可以是各力冲量的矢量和，也可以是外力在不同阶段冲量的矢量和动量定理表达式是矢量式，等

3、号包含了大小相等、方向相同两方面的含义3动量守恒定律(1)定律内容：一个系统_不受外力_或者_所受外力的合力为零_时，这个系统的总动量保持不变(2)公式表达：m1v1m2v2_m1v1m2v2_.(3)适用条件和适用范围系统不受外力或者所受外力的矢量和为_零_；系统受外力，但外力远小于内力，可以忽略不计；如爆炸、碰撞等过程，可以近似认为系统的动量守恒系统在某一个方向上所受的合外力为零，则该方向上_动量守恒_.全过程的某一阶段系统受的合外力为零，则该阶段系统动量守恒4动量守恒定律的应用(1)碰撞碰撞现象两个或两个以上的物体在相遇的_极短_时间内产生_非常大_的相互作用的过程碰撞特征a作用时间_短

4、_.b作用力变化_快_.c内力_远大于_外力d满足_动量守恒_.碰撞的分类及特点a弹性碰撞：动量_守恒_，机械能_守恒_.b非弹性碰撞：动量_守恒_，机械能_不守恒_.c完全非弹性碰撞：动量_守恒_，机械能损失_最多_.(2)爆炸现象爆炸过程中内力远大于外力，爆炸的各部分组成的系统总动量_守恒_.(3)反冲运动物体在内力作用下分裂为两个不同部分并且这两部分向_相反_方向运动的现象反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用_动量守恒_定律来处理1判断正误(1)动量越大的物体，其质量越大()(2)两物体动能相等，动量一定相等()(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，重力

5、不做功，其冲量为零()(5)物体所受的合力的冲量方向与物体动量变化的方向相同()(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()(8)动量定理中的冲量是合力的冲量，而IFt中的力可以是合力也可以是某个力()2人从高处跳到低处时，为了安全，一般都是让脚尖先着地，这是为了(C)A减小地面对人的冲量B使人的动量变化减小C减小地面对人的冲力D增大人对地面的压强，起到安全保护作用3如图所示，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

6、M、Q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(C)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解析这是“等时圆”，即两滑块同时到达滑轨底端合力Fmgsin (为滑轨倾角)，FaFb，因此合力对a滑块的冲量较大a滑块的动量变化也大；重力的冲量大小、方向都相同；弹力FNmgcos ，FNaFNb，因此弹力对a滑块的冲量较小故选项C正确应用动量定理解题的方法在应用动量定理解题时，一定要认真对物体进行受力分析，不可有力的遗漏；建立方程时要事先选定正方向，确定力与速度的符号对于变力的冲量，往往通过动量定理来

7、计算，只有当相互作用时间t极短时，且相互作用力远大于重力时，才可舍去重力一动量、冲量的理解1动量、动能、动量变化量的比较项目名称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差定义式pmvEkmv2pp2p1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，p2冲量和功的区别(1)冲量和功都是过程量冲量是表示力对时间的积累作用，功表示力对位移的积累作用(2)冲量是矢量，功是标量(3)力作用的冲量不为零时，力做的功可能为零；力做的功不为零时，力作用的冲量一定不为零3冲量和动量的区别(1)冲量是过程量(2)动量是状态量例1物体受到合力F的

8、作用，由静止开始运动，合力F随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是(BCD)A该物体将始终向一个方向运动B3 s末该物体回到原出发点C03 s内，合力F的冲量等于零，功也等于零D24 s内，合力F的冲量不等于零，功却等于零解析图线和横坐标所围的面积等于冲量，01秒内的冲量为负，说明速度沿负方向，而12秒内冲量为正，且大于01秒内的冲量，即速度的方向发生变化，所以选项A错误；03秒内，合力F的冲量为零，即物体0秒时的速度和3秒时的速度一样，故03秒内合力F的冲量等于零，功也等于零，选项C正确；分析运动过程如图所示，可以得到3秒末物体回到原出发点，选项B正确；24秒内，合力F的冲量不等于零，

9、物体2秒时和4秒时速度大小相等，根据动能定理，24秒内合力F做的功为零，故选项D正确二动量定理及其应用动量定理的两个重要应用(1)应用Ip求变力的冲量如果物体受到大小或方向改变的力的作用，则不能直接用IFt求变力的冲量，可以求出该力作用下物体动量的变化p，等效代换变力的冲量I.(2)应用pFt求动量的变化例如，在曲线运动中，速度方向时刻在变化，求动量变化(pp2p1)需要应用矢量运算方法，计算比较复杂，如果作用力是恒力，可以求恒力的冲量，等效代换动量的变化例2(2017吉林长春质检)有一个质量为0.5 kg的篮球从h0.8 m的高度落到水平地板上，每弹跳一次上升的高度总等于前一次的0.64倍，

10、且每次球与地面接触时间相等，空气阻力不计，与地面碰撞时，篮球重力可忽略(重力加速度g取10 m/s2)(1)第一次球与地板碰撞，地板对球的冲量为多少？(2)相邻两次球与地板碰撞的平均冲力大小之比是多少？解析(1)篮球原高度为h，与地面第一次碰前瞬时速度为v0m/s4 m/s，由v22gh可知碰后的速度为v10.8v00.84 m/s3.2 m/s.选向上为正方向，由动量定理有Imv1(mv0)1.8mv01.80.54 Ns3.6 Ns.(2)第二次碰前瞬时速度和第二次碰后瞬时速度关系为v20.8v10.82v00.64v0.设两次碰撞中地板对球的平均冲力分别为F1、F2，选向上为正方向，由动

11、量定理有F1tmv1(mv0)1.8mv0，F2tmv2(mv1)1.8mv11.44mv0，F1F254.容易知道，任意相邻两次球与地板碰撞的平均冲力大小之比均为54.答案(1)3.6 Ns(2)54例3(2018湖北黄冈模拟)一股水流以10 m/s的速度从喷嘴竖直向上喷出，喷嘴截面积为0.5 cm2，有一质量为0.32 kg的球，因受水对其下侧的冲击而停在空中，若水冲击球后速度变为0，则小球停在离喷嘴多高处？(g取10 m/s2)解析小球能停在空中，说明小球受到的冲力等于重力Fmg，小球受到的冲力大小等于小球对水的力取很小一段长为l的小水柱m，其受到重力mg和球对水的力F，取向下为正方向(

12、Fmg)t0(mv)，其中小段水柱的重力mg忽略不计，mSl，式变为F，因t很短，l很小，一小段l的水柱可以看成匀速上升，lvt.式变为FSv2，v为冲击小球前水的速度，即水以初速v0射出后，上升到h高处时的速度根据竖直上抛的公式有v2v2(g)h，所以v，代入，有FS(v2gh)，代入，有mgS(v2gh)，h m1.8 m.答案1.8 m应用动量定理解题的基本思路三动量守恒定律及其应用1动量守恒定律的“五性”条件性首先判断系统是否满足守恒条件(合力为零)相对性公式中v1、v2、v1、v2必须相对于同一个惯性系同时性公式中v1、v2是在相互作用前同一时刻的速度，v1、v2是相互作用后同一时刻

13、的速度矢量性应先选取正方向，凡是与选取的正方向一致的动量为正值，相反为负值普适性不仅适用于低速宏观系统，也适用于高速微观系统2应用动量守恒定律时的注意事项(1)动量守恒定律的研究对象都是相互作用的物体组成的系统系统的动量是否守恒，与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系(2)分析系统内物体受力时，要弄清哪些力是系统的内力，哪些力是系统外的物体对系统的作用力例4(2017广西南宁模拟)如图所示，质量均为m的小车和木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上，质量为2m的小孩站在小车上用力向右迅速推出木箱，木箱相对于冰面运动的速度为v，木箱运动到右侧墙壁时与竖直墙壁发生弹性碰撞，反弹后能被小孩接

14、住求：(1)小孩接住箱子后共同速度的大小；(2)若小孩接住箱子后再次以相对于冰面的速度v将木箱向右推出，木箱仍与竖直墙壁发生弹性碰撞，判断小孩能否再次接住木箱解析(1)取向左为正方向，木箱与墙发生弹性碰撞，速度反向根据动量守恒定律，推出木箱的过程中0(m2m)v1mv，接住木箱的过程中mv(m2m)v1(mm2m)v2，v2.(2)若小孩第二次将木箱推出，设小孩和小车向左的速度为v3，根据动量守恒定律4mv23mv3mv，v3v，故无法再次接住木箱答案(1)(2)见解析动量守恒定律解题的基本步骤(1)明确研究对象，确定系统的组成；(系统包括哪几个物体及研究的过程)(2)进行受力分析，判断系统动

15、量是否守恒；(或某一方向上动量是否守恒)(3)规定正方向，确定初、末状态动量；(4)由动量守恒定律列出方程；(5)代入数据，求出结果，必要时讨论说明四碰撞问题碰撞遵守的规律(1)动量守恒，即p1p2p1p2.(2)动能不增加，即Ek1Ek2Ek1Ek2或.(3)速度要合理碰前两物体同向，则v后v前；碰后，原来在前的物体速度一定增大，且v前v后两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变例5如图，在足够长的光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直线上，A位于B、C之间A的质量为m，B、C的质量都为M，三者均处于静止状态现使A以某一速度向右运动，求m和M之间应满足什么条件，才能使A只与B、C各

16、发生一次碰撞设物体间的碰撞都是弹性碰撞解析设A运动的初速度为v0，A向右运动与C发生碰撞，由动量守恒定律得mv0mv1Mv2，由机械能守恒得mvmvMv，可得v1v0，v2v0.要使得A与B能发生碰撞，需要满足v10，即mM，A反向向左运动与B发生碰撞过程，有mv1mv3Mv4，mvmvMv，整理可得v3v1()2v0，v4v1.由于mM，所以A还会向右运动，根据要求不发生第二次碰撞，需要满足v3v2，即v0()2v0，整理可得m24MmM2，解方程可得m(2)M，所以使A只与B、C各发生一次碰撞，需满足(2)MmM.答案(2)MmM碰撞问题解题策略(1)抓住碰撞的特点和不同种类碰撞满足的条件，列出相应方程求解(2)可熟记一些公式，例如“一动一静”模型中，两物体发生弹性正碰后的速度满足v1v0、v2v0.(3)熟记弹性