2025届高考物理专题复习--动量和动量定理（共34张ppt）

(共34张PPT)
动量和动量定理
小鸟撞上高速飞行的飞机，发生严重事故
跳远
跳高
快递盒子
请根据这些情境，思考影响碰撞效果的因素可能有哪些？
一、冲量
1、定义：力与力的作用时间的乘积，用“ ”表示。
2、定义式：
3、单位：牛秒，符号为N·s
4、物理意义：冲量反映力的作用对时间的累积效应。
5、方向：冲量是矢量，它的方向与力的方向一致。
6、大小：对一个随时间变化的力来说，冲量的大小等于F－t图像下方的面积。
6、冲量的大小
一、冲量
(1)求恒力的冲量
冲量等于力和力的作用时间的乘积(无论物体是否运动，
无论物体在该力的方向上是否有位移).
(2)求变力的冲量
①若力与时间成线性关系，则可用平均力求变力的冲量.
②若给出了力随时间变化的图像如图3所示，可用面积法求变力的冲量.
③利用动量定理求解
(3)求合力的冲量
(矢量相加)
冲量的三大特点
1、过程量
冲量是力对时间的积累效果，研究冲量必须明确是哪个力在哪段时间内对哪个物体的冲量。
2、矢量性
冲量的运算遵循平行四边形定则。
由于力和时间都跟参考系的选择无关，所以冲量也跟参考系的选择无关。
3、绝对性
【思考问题】功是力与力的方向上位移的乘积，请比较功和冲量。
冲量 功
单位
公式
标矢性
意义
正负
N·s
J
矢量
标量
力的作用对时间的累积效应；动量变化的量度。
力的作用对空间的累积效应；能量变化的量度。
正负表示方向与正方向相反
正负表示动力做功或阻力做功
（多选）（2017春·钦北区期末）如图所示，一个物体在与水平面的夹角为日的斜向上的拉力F的作用下，沿光滑水平面做匀加速直线运动，在物体通过距离S的过程中运动的时间为t，则
A.力F对物体做的功为FS
B.力F对物体做的功为FScosθ
C.力F对物体的冲量为Ft
D.力F对物体的冲量为Ftcosθ
BC
例：竖直向上抛出一个物体，物体受到大小恒定的阻力f，上升的时间为t1，上升的最大高度为h，物体从最高点经过时间t2，落回抛出点。从抛出点到回到抛出点的过程中，阻力做的功为W，阻力的冲量为I，则下列表达式正确的是（ ）
A.W=0 I=f（t1+t2）
B.W=0 I=f（t2-t1）
C.W=-2fh I=f（t1+t2）
D.W=-2fh I=f（t2-t1）
D
例1　如图4所示，在倾角为θ＝37°的固定斜面上有一质量m＝5 kg的物体沿斜面下滑，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.2，物体下滑2 s的时间内，求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)
(1)物体所受各力的冲量；
(2)物体所受合力的冲量.
IG＝mgt＝100N·s，方向竖直向下；
IN＝mgtcos37°＝80N·s，方向垂直斜面向上
If＝μmgtcos37°＝16N·s，方向沿斜面向上
I合＝（mgsin37°－μmgcos37°）t＝44N·s，方向沿斜面向下
例2　一物体放在水平地面上，如图5甲所示，已知物体所受水平拉力F随时间t的变化情况如图乙所示，求0～8 s时间内拉力的冲量大小.
答案　18 N·s
图5
3.如图2所示，质量为m的小滑块沿倾角为θ的斜面向上滑动，经过时间t1速度变为零，然后又下滑，经过时间t2回到斜面底端，滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为f，重力加速度为g.在整个过程中，重力对滑块的总冲量为
A.mgsin θ(t1＋t2) B.mgsin θ(t1－t2)
C.mg(t1＋t2) D.0
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
图2
4.质量为m的运动员托着质量为M的杠铃从下蹲状态(图3甲)缓慢运动到站立状态(图乙)，该过程中杠铃和人的肩部相对位置不变，运动员保持乙状态站立Δt时间后再将杠铃缓慢向上举，至双臂伸直(图丙)，运动员从甲到乙、从乙到丙经历的时间分别为t1、t2，则在举起杠铃的整个过程中
A.地面对运动员的冲量为0
B.地面对运动员的冲量为(M＋m)g(t1＋t2)
C.运动员对杠铃的冲量为Mg(t1＋t2＋Δt)
D.运动员对杠铃的冲量为Mg(t1＋t2)
图3
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
思考：为什么不能用头顶实心球？
二、动量
3、单位：
4、动量是矢量，其方向与物体速度的方向相同。
1、定义：在物理学中，将质量和速度的乘积叫做物体的动量，用符号
“ ”表示。
2、表达式：
5、动量的变化量： ，方向与速度变化量 的方向相同。
千克米每秒，符号是kg·m/s
例题：一个质量为0.1 kg的钢球，以6 m/s的速度水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹回，沿着同一直线以6 m/s的速度水平向左运动。碰撞前后钢球的动量变化了多少？
做题前取正方向！！！！！
结果要写方向！！！！！
如图1－2－1所示，一个物体质量为，初速度为。在恒定合力的作用下，经过一段时间,速度变为
思考：
情境一：
（4）物体所受合力的冲量和动量变化之间有什么关系？
（1）物体做什么运动？
（2）物体所受恒力在时间内的冲量是多少？
（3）物体在时间 内动量变化了多少？
动量定理：物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化量。
表达式：
加深理解：
1、式中的F指的是物体所受合外力。
2、合外力F可以是恒力，也可以是变力。
3、动量定理是矢量式。
情境二：
练：一质量为60kg的运动员从高处跳下，从5m/s速度竖直落地，他本能地弯曲膝盖经1s停下，求：
（1）与地发生相互作用时动量的变化量。
（2）落地时运动员受到地面对他的作用力；
（3）假如运动员落地时没有屈膝反冲，只用了0.1s停下来，求落地时受到地面对他的作用力。
解题思路：
注意：受力分析时别忽略物体的重力
1、明确研究对象，规定正方向
2、确定研究过程，写出动量的变化量
3、受力分析，求合外力的冲量
4、用动量定理列方程求解
C
例1 (2023·天津模拟)如图2所示，学生练习用脚颠球。足球的质量为0.4 kg，某一次足球由静止自由下落0.8 m，被重新颠起，离开脚部后竖直上升的最大高度为0.45 m。已知足球与脚部的作用时间为0.1 s，重力加速度大小g取10 m/s2，不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)
图2
A.足球从下落到再次上到最大高度，全程用了0.7 s
B.在足球与脚接触的时间内，合外力对足球做的功为1.4 J
C.足球与脚部作用过程中动量变化量大小为2.8 kg·m/s
D.足球从最高点下落至重新回到最高点的过程中重力的冲量大小为4 N·s
AD
例2 (多选)质量为1 kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，F与时间t的关系如图3所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小取g＝10 m/s2。则(　　)
A.4 s时物块的动能为零
B.6 s时物块回到初始位置
C.3 s时物块的动量为12 kg·m/s
D.0～6 s时间内力F的冲量为零
2.跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全，如图6所示，以下说法正确的是(　　)
A.人跳在沙坑的动量大小等于跳在水泥地上的动量大小
B.人跳在沙坑的动量变化比跳在水泥地上小
C.人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上小
D.人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上大
A
3.(多选)(2023·天津南开中学高三检测)有些人喜欢躺着刷手机，经常出现手机掉落砸伤眼睛或者额头的情况。若有一手机质量为120 g，从离人额头约20 cm的高度无初速掉落，砸到额头后手机的反弹忽略不计，额头受到手机的冲击时间约为0.2 s。下列分析正确的是(　　)
A.手机与额头作用过程中，手机的动量变化大小约为0.24 kg·m/s
B.手机对额头的冲量大小约为0.24 N·s
C.手机对额头的冲量方向竖直向上
D.手机对额头的作用力大小约为2.4 N
AD
应用动量定理处理流体问题
研究
对象
流体类：液体流、气体流等，通常已知密度ρ
微粒类：电子流、光子流、尘埃等，通常给出单位体积内粒子数n
分析
步骤
①构建“柱体”模型：沿流速v的方向选取一段小柱体，其横截面积为S
②微元研究
小柱体的体积ΔV＝vSΔt
小柱体质量m＝ρΔV＝ρvSΔt
小柱体粒子数N＝nvSΔt
小柱体动量p＝mv＝ρv2SΔt
③建立方程，应用动量定理FΔt＝Δp研究
例5 如图8所示为清洗汽车用的高压水枪。设水枪喷出水柱直径为D，水流速度为v，水柱垂直汽车表面，水柱冲击汽车后水的速度为零。手持高压水枪操作，进入水枪的水流速度可忽略不计，已知水的密度为ρ。下列说法正确的是(　　)
图8
D
跟踪训练
4.(2023·江西宜春期中)中华神盾防空火控系统会在目标来袭时射出大量子弹颗粒，在射出方向形成一个均匀分布、持续时间t＝0.01 s、横截面积为S＝2 m2的圆柱形弹幕，每个子弹颗粒的平均质量为m＝2×10－2 kg，每1 cm3有一个子弹颗粒，所有子弹颗粒以v＝300 m/s射入目标，并停在目标体内。下列说法正确的是(　　)
A.所形成弹幕的总体积V＝6 cm3
B.所形成弹幕的总质量M＝1.2×105 kg
C.弹幕对目标形成的冲量大小I＝3.6×107 kg·m/s2
D.弹幕对目标形成的冲击力大小F＝3.6×108 N
B
3. 一质点做曲线运动，在前一段时间内速度大小由v增大到2v，在随后的一段时间内速度大小由2v增大到5v。前后两段时间内，合外力对质点做功分别为W1和W2，合外力的冲量大小分别为I1和I2。下列关系式一定成立的是(　　)
A. W2＝3W1，I2≤3I1 　 B. W2＝3W1，I2≥I1
C.W2＝7W1，I2≤3I1 　 D.W2＝7W1，I2≥I1
D
5.(2022·广东深圳模拟)如图3所示，质量为2 kg的椰子从距地面高度为20 m的树上由静止落下，将沙地砸出小坑后静止，与沙地接触时间约为0.01 s。不计椰子下落时的空气阻力，取g＝10 m/s2。则(　　)
B
A.椰子落地时瞬间动量为20 kg·m/s
B.沙地对椰子的平均阻力约为4 000 N
C.沙地对椰子做的功约为4 000 J
D.沙坑的深度约为20 cm
6.(2022·山东卷，2)我国多次成功使用“冷发射”技术发射长征十一号系列运载火箭。如图4所示，发射仓内的高压气体先将火箭竖直向上推出，火箭速度接近零时再点火飞向太空。从火箭开始运动到点火的过程中(　　)
A
图4
A.火箭的加速度为零时，动能最大
B.高压气体释放的能量全部转化为火箭的动能
C.高压气体对火箭推力的冲量等于火箭动量的增加量
D.高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭动能的增加量
D
7.(2023·辽宁大连模拟)水刀切割具有精度高、无热变形、无毛刺、无需二次加工以及节约材料等特点，因而得到广泛应用。某水刀切割机床如图5所示，若横截面直径为d的圆柱形水流垂直射到要切割的钢板上，碰到钢板后水的速度减为零。已知水的流量(单位时间流出水的体积)为Q，水的密度为ρ，则钢板受到水的平均冲力大小为(　　)
图5
8.(2020 ·海南卷，8)太空探测器常装配离子发动机，其基本原理是将被电离的原子从发动机尾部高速喷出，从而为探测器提供推力，若某探测器质量为490 kg，离子以30 km/s的速率(远大于探测器的飞行速率)向后喷出，流量为3.0×10－3 g/s，则探测器获得的平均推力大小为(　　)
A.1.47 N B.0.147 N
C.0.09 N D.0.009 N
C
10.(多选)如图7所示，篮球以水平初速度v0碰撞篮板后水平弹回，速率变为原来的k倍(k<1)，碰撞时间极短，弹回后篮球的球心恰好经过篮框的中心。已知篮球的质量为m，半径为r，篮框中心距篮板的距离为L，碰撞点与篮框中心的高度差为h，不计摩擦和空气阻力，则(　　)
BD
图7
A.篮板对篮球的冲量大小为(k－1)mv0
B.篮板对篮球的冲量大小为(k＋1)mv0
C.若篮球漏气，导致k减小，在v0不变的情况下，要使篮球球心经过篮框中心，应使碰撞点更低
D.若篮球漏气，导致k减小，在v0不变的情况下，要使篮球球心经过篮框中心，应使碰撞点更高