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1.1动量
(1)了解生产生活中的各种碰撞现象。
(2)经历寻求碰撞中不变量的过程,体会探究过程中猜想、推理和证据的重要性。
(3)知道动量概念及其单位,会计算动量的变化量。
(4)认识动量是描述物体运动状态的物理量,深化运动与相互作用的观念。
考点一、寻求碰撞中的不变量
用两根长度相同的线绳,分别悬挂两个完全相同的钢球 A、B,且两球并排放置。拉起 A 球,然后放开,该球与静止的 B 球发生碰撞。可以看到,碰撞后 A 球停止运动而静止,B 球开始运动,最终摆到和 A 球拉起时同样的高度。为什么会发生这样的现象呢?
结论:1.质量大的C球与静止的B球碰撞,B球获得的速度大于(填“大于”“小于”或“等于”)碰前C球的速度,两球碰撞前后的速度之和不相等(填“相等”或“不相等”).
2.由教材小车碰撞实验中记录的数据知:两小车碰撞前后,动能之和不相等(填“相等”或“不相等”),质量与速度的乘积之和基本不变.
考点二、动量
1.定义:运动物体的质量和速度的乘积叫动量;公式p=mv;单位:千克·米/秒,符号:kg·m/s.
2.矢量性:方向与速度的方向相同.运算遵循平行四边形定则.
3.动量的变化量
(1)定义:物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差(也是矢量),Δp=p′-p(矢量式).
(2)动量始终保持在一条直线上时的运算:选定一个正方向,动量、动量的变化量用带有正、负号的数值表示,从而将矢量运算简化为代数运算(此时的正、负号仅代表方向,不代表大小).
(2023春 道里区校级期末)若质量一定的某质点做匀速圆周运动,下列说法中正确的是( )
A.匀速圆周运动是匀变速曲线运动
B.质点的动量始终不变
C.质点处于平衡态
D.质点的加速度始终不为零
【解答】解:A、匀速圆周运动是速度大小不变的非匀变速曲线运动,速度方向始终为切线方向,故A错误;
B、速度的方向始终在改变,故质点的动量始终在改变,故B错误;
CD、质点速度大小不变,但是方向在不断变化,故速度不断变化,因而加速度不为 0,不处于平衡状态,故C错误,D正确。
故选:D。
(2024春 沙坪坝区校级期末)如图所示,小球在水平拉力F的作用下以恒定速率在竖直平面内由P点运动到Q点。在此过程中( )
A.绳子拉力做正功
B.拉力F的瞬时功率逐渐增大
C.小球的机械能守恒
D.小球的动量逐渐增大
【解答】解:A.小球在运动过程中,绳子拉力方向与速度方向始终垂直,则绳子拉力不做功,故A错误;
B.绳子拉力不做功,根据动能定理有
WF﹣WG克=0
则有
WF=WG克
水平拉力做的功与克服重力做功相等,则水平拉力的功率等于克服重力做功的功率,令速度重力方向与圆周切线间的锐角为θ,则有根据功率的定义式有
P=mgvcosθ
小球做匀速圆周运动由P点运动到Q点,θ逐渐减小
则拉力F的瞬时功率逐渐增大,故B正确;
C.小球在运动过程中,速度大小不变,动能不变,高度升高,重力势能增大,则小球的机械能增大,故C错误;
D.根据p=mv
速度大小一定,则小球的动量大小不变,故D错误。
故选:B。
(2023春 自贡期末)下列关于动量的说法中,正确的是( )
A.动量大的物体速度一定大
B.两物体动量相等,动能一定相等
C.物体的动量改变,其动能一定改变
D.物体的运动方向改变,其动量一定改变
【解答】解:A.物体的动量
p=mv
动量大,速度不一定大,可能是质量大,故A错误;
B.物体的动能为:
又p=mv
联立解得物体的动量为:
两物体的动量相等时,可能因为质量不同而动能不等,故B错误;
C.动量是矢量,动量发生改变,可能是速度的方向变化,但是速度的大小不变,这种情况下物体的动能不变,故C错误;
D.动量是矢量,物体的运动方向发生变化,则其速度一定发生变化,所以其动量一定改变,故D正确。
故选:D。
(2022秋 河南期中)物体甲的质量为m1,物体乙的质量为m2,甲、乙运动的动量大小相等,则甲、乙的动能之比为( )
A. B. C. D.
【解答】解:根据动量大小与动能的关系式Ek,由于甲、乙运动的动量大小相等,则甲、乙的动能之比为:,故A正确,BCD错误。
故选:A。
(2024春 九龙坡区校级期末)北京冬奥会将在2022年2月4日至2022年2月20日在北京和张家口联合举行,这是北京和张家口历史上第一次举办冬季奥运会。如图,某滑雪运动员从弧形坡面上滑下沿水平方向飞出后落回到斜面上。若斜面足够长且倾角为θ。某次训练时,运动员从弧形坡面先后以速度v0和3v0水平飞出,飞出后在空中的姿势保持不变。不计空气阻力,则( )
A.运动员先后落在斜面上所用时间之比为3:1
B.运动员先后落在斜面上位移之比为1:3
C.运动员先后落在斜面上动能的变化量之比为1:3
D.运动员先后落在斜面上动量的变化量之比为1:3
【解答】解:A.运动员做平抛运动,根据,解得t,因此运动员先后落在斜面上所用时间之比,故A错误;
B.运动员在斜面上的位移,此运动员先后落在斜面上位移之比,故B错误;
C.落在斜面上动能的变化量ΔEk=mgh=mg gt2mg2t2,因此运动员先后落在斜面上动能的变化量之比,故C错误;
D.落在斜面上动量的变化量Δp=mgt,因此运动员先后落在斜面上动量的变化量之比,故D正确。
故选:D。
(2024春 重庆期末)一弹性球从距地面高h=0.8m处自由下落,与水平地面接触后立即竖直向上反弹,反弹的初速度大小v=3m/s。弹性球的质量m=0.1kg,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。则:
(1)求弹性球落地前瞬间速度v0的大小;
(2)求与地面碰撞过程中,弹性球动量变化量Δp的大小;
(3)若弹性球与地面接触时间t=0.5s,求与地面碰撞过程中弹性球受到地面的平均阻力F的大小。
【解答】解:(1)弹性球落地前瞬间速度v0的大小为:v0m/s=4m/s;
(2)设向上为正方向,则与地面碰撞的过程中,弹性球动量变化的大小:
Δp=mv﹣(﹣mv0)
解得:Δp=0.7kg m/s
(3)弹性球与地面接触时间内由动量定理:
(F﹣mg)t=Δp
解得与地面碰撞过程中弹性球受到地面的平均阻力:F=2.4N。
答:(1)弹性球落地前瞬间速度v0的大小为4m/s;
(2)地面碰撞过程中,弹性球动量变化量Δp的大小为0.7kg m/s;
(3)与地面碰撞过程中弹性球受到地面的平均阻力F的大小为2.4N。
1.动量的矢量性:动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同.有关动量的运算,如果物体在一条直线上运动,则选定一个正方向后,动量的矢量运算就可以转化为代数运算.
2.动量的变化量:是矢量,其表达式Δp=p2-p1为矢量式,运算遵循平行四边形定则,当p2、p1在同一条直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算.
3.与动能的区别与联系:
(1)区别:动量是矢量,动能是标量.
(2)联系:动量和动能都是描述物体运动状态的物理量,大小关系为Ek=或p=.
(2024 吉林一模)某“失重”餐厅的传菜装置如图所示,运送菜品的小车沿等螺距轨道向下匀速率运动,该轨道各处弯曲程度相同,在此过程中,小车( )
A.机械能保持不变 B.动量保持不变
C.处于失重状态 D.所受合力不为零
【解答】解:A、小车的机械能包括动能和重力势能,小车高度减小,即重力势能减小,小车沿等螺距轨道向下匀速率运动,速度大小不变,即动能不变,所以小车的机械能减小,故A错误;
B、小车做螺旋运动,速度大小不变,方向改变,根据动量表达式有p=mv可知,小车动量的大小不变,动量的方向发生变化,即动量发生了变化,故B错误;
C、由于小车沿等螺距轨道向下做匀速率运动,沿轨道方向的速度大小不变,即小车沿轨道方向的合力为0,即沿轨道方向的加速度为0,又由于该轨道各处弯曲程度相同,则轨道对小车的指向图中轴心的作用力提供圆周运动的向心力,该作用力方向沿水平方向,可知,小车的加速度方向方向沿水平方向,小车不存在竖直方向的加速度,即小车既不处于超重,又不处于失重,故C错误;
D、根据上述可知,小车沿轨道方向的合力为0,轨道对小车的指向图中轴心的作用力提供圆周运动的向心力,即小车的合力不为零,合力方向总指向图中轴心,故D正确。
故选:D。
(2024 广东三模)工厂中某水平传送带由静止启动,启动初期驱动轮上某点的线速度随路程均匀增大,已知传送带与驱动轮间无相对滑动,则启动初期与传送带相对静止的滑块( )
A.做匀加速运动
B.加速度逐渐减小
C.动量变化得越来越快
D.所受摩擦力的功率不变
【解答】解:A.由于滑块与传送带相对静止,传送带与驱动轮间无相对滑动,线速度随路程均匀增大,则滑块的速度随位移均匀增大,若滑块做匀加速运动,由直线运动规律得
v2=2ax
滑块速度不随位移均匀增大,即滑块不做匀加速运动,故A错误;
B.滑块的速度随位移均匀增大,则通过任意相同位移的时间逐渐减小,又滑块通过相同位移的速度变化量相同,则滑块加速度越来越大,故B错误;
C.滑块动量为
p=mv
由于滑块加速度逐渐增大,即速度变化的越来越快,而滑块质量不变,则滑块动量变化的越来越快,故C正确;
D.滑块所受摩擦力即其所受合外力,滑块加速度越来越大,由牛顿第二定律可知受摩擦力逐渐增大,又滑块速度逐渐增大,由
P=fv
可知摩擦力的功率增大,故D错误。
故选:C。
(2024 河南一模)质量相等的A、B两个小球处在空中同一高度,将A球水平向右抛出,同时将B球斜向上抛出,两小球抛出时的初速度大小相同,两小球在空中运动的轨迹如图,不计空气阻力。则两小球在空中运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.相同时间内,速度变化量可能不同
B.同一时刻,速度变化快慢可能不同
C.抛出后下降到同一高度时,动能一定相同
D.相同时间内,重力的冲量大小可能不同
【解答】解:A.两物体运动过程中的加速度相同,则由Δv=gΔt可知,相同时间内,速度变化量一定相同,故A错误;
B.加速度是描述速度变化快慢的物理量,因两物体的加速度均等于重力加速度,因此同一时刻,速度变化快慢一定相同,故B错误;
C.抛出后下降到同一高度时,根据动能定理可得,由于重力做功相同,两小球抛出时的初动能相等,则两小球下降到同一高度时的动能一定相同,故C正确;
D.根据I=mgt可知相同时间内,重力的冲量大小一定相同,故D错误。
故选:C。
(2023秋 西安期末)对于竖直向上抛出的物体,下面关于物体在上升阶段的动量和动量变化量说法中,哪个是正确的( )
A.物体的动量方向向上,动量变化量的方向也向上
B.物体的动量方向向上,动量变化量的方向向下
C.物体的动量方向向下,动量变化量的方向向上
D.物体的动量方向向下,动量变化量的方向也向下
【解答】解:竖直向上抛出的物体,向上做匀减速直线运动,动量p=mv,速度方向向上,所以物体的动量方向向上,而动量的变化量Δp=mgt,重力的方向向下,所以动量变化量的方向向下,故B正确
故选:B。
(2023春 海淀区校级期末)关于做自由落体运动的物体,下列说法正确的是( )
A.动能Ek随时间t变化的快慢随时间均匀增大
B.动量p随时间t变化的快慢随时间均匀增大
C.重力势能Ep随位移x变化的快慢随时间均匀减小
D.机械能E随位移x变化的快慢随时间均匀减小
【解答】解:A.物体做自由落体运动,任意时刻的速度可表示为v=gt
则可得任意时刻的动能为
由此可得动能Ek随时间t变化的快慢表达式为
则可知动能Ek随时间t变化的快慢随时间均匀增大,故A正确;
B.做自由落体运动的物体动量p随时间t变化的快慢为
由此可知做自由落体运动的物体动量p不随时间t变化的而变化,故B错误;
C.根据重力做功与重力势能变化关系有ΔEp=﹣WG=﹣mgΔx
整理可得mg
可知做自由落体运动的物体的重力势能Ep随位移x变化的快慢保持不变。故C错误;
D.物体做自由落体运动,只有重力做功,机械能守恒,即0,故D错误。
故选:A。
(2023春 杨浦区校级期中)某同学做“探究平抛运动的特点”实验。若AB小球质量相同。关于本实验,下列说法正确的是( )
A.实验现象可以说明平抛运动,在水平方向上是匀速直线运动
B.落地时A、B两球的动量相同
C.落地时A、B两球重力的瞬时功率相同
D.改变打击小球的力度,A球落地时重力的瞬时功率也将改变
【解答】解:A.实验将A做平抛运动与B在竖直方向的自由落体进行对比,只能说明A竖直方向运动情况,不能反映A水平方向的运动情况,每次两球都同时落地,说明A竖直方向的分运动是自由落体运动,故A错误;
B.两个小球竖直方向做自由落体运动,所以落地时A、B两球竖直速度相等,但A球有水平方向初速度,所以落地时两球速度大小方向都不相同,故动量不相同,故B错误;
C.落地时A、B两球竖直方向的速度大小相等,重力相等,根据PG=mgvy可知重力的瞬时功率相同,故C正确;
D.改变打击小球的力度,A球落地时竖直方向的速度大小不变,则重力的瞬时功率也不变,故D错误。
故选:C。
(2023 镇江开学)如图所示,一架水平匀速飞行的飞机通过三次投放,使救援物资准确地落到山坡上间隔相等的A、B、C三处,物资离开飞机时速度与飞机相同,不计空气阻力,则三批物资( )
A.在空中飞行的时间是相等的
B.落到山坡上时动量方向相同
C.从飞机释放的时间间隔相等
D.落到山坡上的时间间隔相等
【解答】解:AC.三批物资在竖直方向上的位移差相等,但由于物资在竖直方向做自由落体运动,速度越来越快,所以可知从飞机释放的时间间隔不相等,应有在空中飞行的时间之差tA﹣tB<tB﹣tC,故AC错误。
B.根据加速度的定义可知,速度变化的方向与加速度的方向相同;三批物资均做平抛运动,下落高度不同,时间不同,加速度都为重力加速度,速度变化量不同,因此在空中的速度不同,动量P=mv,故B错误;
D.由图可知,三批物资落到山坡上的水平位移差相等,物资在水平方向做匀速直线运动,根据Δx=v0Δt可知,三批物资落到山坡上的时间间隔相等,故D正确;
故选:D。
(2023 石景山区一模)如图所示,长为l的轻绳上端固定在O点,下端系一质量为m的小球(可视为质点)。重力加速度为g。
(1)在水平拉力的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为θ,小球保持静止。请画出此时小球的受力示意图,并求所受水平拉力的大小F;
(2)由图示位置无初速释放小球,不计空气阻力。当小球通过最低点时,求:
①小球动量的大小p;
②轻绳对小球拉力的大小FT。
【解答】解:(1)对小球受力分析如图
可得F=mgtanθ
(2)①小球从释放到通过最低点,机械能守恒
小球在最低点的速度大小
小球在最低点的动量大小
②小球在最低点受到重力和绳子拉力作用,根据牛顿第二定律
小球在最低点,受到绳子的拉力大小FT=mg(3﹣2cosθ)
答:(1)小球的受力示意图见解析,所受水平拉力的大小为mgtanθ;
(2)①小球动量的大小为;
②轻绳对小球拉力的大小为mg(3﹣2cosθ)。中小学教育资源及组卷应用平台
1.1动量
(1)了解生产生活中的各种碰撞现象。
(2)经历寻求碰撞中不变量的过程,体会探究过程中猜想、推理和证据的重要性。
(3)知道动量概念及其单位,会计算动量的变化量。
(4)认识动量是描述物体运动状态的物理量,深化运动与相互作用的观念。
考点一、寻求碰撞中的不变量
用两根长度相同的线绳,分别悬挂两个完全相同的钢球 A、B,且两球并排放置。拉起 A 球,然后放开,该球与静止的 B 球发生碰撞。可以看到,碰撞后 A 球停止运动而静止,B 球开始运动,最终摆到和 A 球拉起时同样的高度。为什么会发生这样的现象呢?
结论:1.质量大的C球与静止的B球碰撞,B球获得的速度大于(填“大于”“小于”或“等于”)碰前C球的速度,两球碰撞前后的速度之和不相等(填“相等”或“不相等”).
2.由教材小车碰撞实验中记录的数据知:两小车碰撞前后,动能之和不相等(填“相等”或“不相等”),质量与速度的乘积之和基本不变.
考点二、动量
1.定义:运动物体的质量和速度的乘积叫动量;公式p=mv;单位:千克·米/秒,符号:kg·m/s.
2.矢量性:方向与速度的方向相同.运算遵循平行四边形定则.
3.动量的变化量
(1)定义:物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差(也是矢量),Δp=p′-p(矢量式).
(2)动量始终保持在一条直线上时的运算:选定一个正方向,动量、动量的变化量用带有正、负号的数值表示,从而将矢量运算简化为代数运算(此时的正、负号仅代表方向,不代表大小).
(2023春 道里区校级期末)若质量一定的某质点做匀速圆周运动,下列说法中正确的是( )
A.匀速圆周运动是匀变速曲线运动
B.质点的动量始终不变
C.质点处于平衡态
D.质点的加速度始终不为零
(2024春 沙坪坝区校级期末)如图所示,小球在水平拉力F的作用下以恒定速率在竖直平面内由P点运动到Q点。在此过程中( )
A.绳子拉力做正功
B.拉力F的瞬时功率逐渐增大
C.小球的机械能守恒
D.小球的动量逐渐增大
(2023春 自贡期末)下列关于动量的说法中,正确的是( )
A.动量大的物体速度一定大
B.两物体动量相等,动能一定相等
C.物体的动量改变,其动能一定改变
D.物体的运动方向改变,其动量一定改变
(2022秋 河南期中)物体甲的质量为m1,物体乙的质量为m2,甲、乙运动的动量大小相等,则甲、乙的动能之比为( )
A. B. C. D.
(2024春 九龙坡区校级期末)北京冬奥会将在2022年2月4日至2022年2月20日在北京和张家口联合举行,这是北京和张家口历史上第一次举办冬季奥运会。如图,某滑雪运动员从弧形坡面上滑下沿水平方向飞出后落回到斜面上。若斜面足够长且倾角为θ。某次训练时,运动员从弧形坡面先后以速度v0和3v0水平飞出,飞出后在空中的姿势保持不变。不计空气阻力,则( )
A.运动员先后落在斜面上所用时间之比为3:1
B.运动员先后落在斜面上位移之比为1:3
C.运动员先后落在斜面上动能的变化量之比为1:3
D.运动员先后落在斜面上动量的变化量之比为1:3
(2024春 重庆期末)一弹性球从距地面高h=0.8m处自由下落,与水平地面接触后立即竖直向上反弹,反弹的初速度大小v=3m/s。弹性球的质量m=0.1kg,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。则:
(1)求弹性球落地前瞬间速度v0的大小;
(2)求与地面碰撞过程中,弹性球动量变化量Δp的大小;
(3)若弹性球与地面接触时间t=0.5s,求与地面碰撞过程中弹性球受到地面的平均阻力F的大小。
1.动量的矢量性:动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同.有关动量的运算,如果物体在一条直线上运动,则选定一个正方向后,动量的矢量运算就可以转化为代数运算.
2.动量的变化量:是矢量,其表达式Δp=p2-p1为矢量式,运算遵循平行四边形定则,当p2、p1在同一条直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算.
3.与动能的区别与联系:
(1)区别:动量是矢量,动能是标量.
(2)联系:动量和动能都是描述物体运动状态的物理量,大小关系为Ek=或p=.
(2024 吉林一模)某“失重”餐厅的传菜装置如图所示,运送菜品的小车沿等螺距轨道向下匀速率运动,该轨道各处弯曲程度相同,在此过程中,小车( )
A.机械能保持不变 B.动量保持不变
C.处于失重状态 D.所受合力不为零
(2024 广东三模)工厂中某水平传送带由静止启动,启动初期驱动轮上某点的线速度随路程均匀增大,已知传送带与驱动轮间无相对滑动,则启动初期与传送带相对静止的滑块( )
A.做匀加速运动
B.加速度逐渐减小
C.动量变化得越来越快
D.所受摩擦力的功率不变
(2024 河南一模)质量相等的A、B两个小球处在空中同一高度,将A球水平向右抛出,同时将B球斜向上抛出,两小球抛出时的初速度大小相同,两小球在空中运动的轨迹如图,不计空气阻力。则两小球在空中运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.相同时间内,速度变化量可能不同
B.同一时刻,速度变化快慢可能不同
C.抛出后下降到同一高度时,动能一定相同
D.相同时间内,重力的冲量大小可能不同
(2023秋 西安期末)对于竖直向上抛出的物体,下面关于物体在上升阶段的动量和动量变化量说法中,哪个是正确的( )
A.物体的动量方向向上,动量变化量的方向也向上
B.物体的动量方向向上,动量变化量的方向向下
C.物体的动量方向向下,动量变化量的方向向上
D.物体的动量方向向下,动量变化量的方向也向下
(2023春 海淀区校级期末)关于做自由落体运动的物体,下列说法正确的是( )
A.动能Ek随时间t变化的快慢随时间均匀增大
B.动量p随时间t变化的快慢随时间均匀增大
C.重力势能Ep随位移x变化的快慢随时间均匀减小
D.机械能E随位移x变化的快慢随时间均匀减小
(2023春 杨浦区校级期中)某同学做“探究平抛运动的特点”实验。若AB小球质量相同。关于本实验,下列说法正确的是( )
A.实验现象可以说明平抛运动,在水平方向上是匀速直线运动
B.落地时A、B两球的动量相同
C.落地时A、B两球重力的瞬时功率相同
D.改变打击小球的力度,A球落地时重力的瞬时功率也将改变
(2023 镇江开学)如图所示,一架水平匀速飞行的飞机通过三次投放,使救援物资准确地落到山坡上间隔相等的A、B、C三处,物资离开飞机时速度与飞机相同,不计空气阻力,则三批物资( )
A.在空中飞行的时间是相等的
B.落到山坡上时动量方向相同
C.从飞机释放的时间间隔相等
D.落到山坡上的时间间隔相等
(2023 石景山区一模)如图所示,长为l的轻绳上端固定在O点,下端系一质量为m的小球(可视为质点)。重力加速度为g。
(1)在水平拉力的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为θ,小球保持静止。请画出此时小球的受力示意图,并求所受水平拉力的大小F;
(2)由图示位置无初速释放小球,不计空气阻力。当小球通过最低点时,求:
①小球动量的大小p;
②轻绳对小球拉力的大小FT。