高考物理二轮复习专题二能量与动量第三讲动量课件（55页PPT）
文档属性
| 名称 | 高考物理二轮复习专题二能量与动量第三讲动量课件（55页PPT） |
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| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-02-06 00:00:00 | ||
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文档简介
(共55张PPT)
专题二 能量与动量
第三讲 动量
要点1 动量定理
1．知能网络
2．方法技巧
(1)计算冲量的三种方法
①公式法：I＝Ft适用于求恒力的冲量。
②动量定理法：多用于求变力的冲量或F、t未知的情况。
③图像法：用F-t图线与时间轴围成的面积可求变力的冲量。若F与t成线性关系，可直接用平均力求变力的冲量。
(2)解答问题的几个注意点
①动量变化的方向与合外力的冲量方向相同，而物体在某一时刻的动量方向跟合外力的冲量方向无必然联系。
②动量定理是过程定理，解题时必须明确物体运动过程中的受力情况及初末状态的动量。
③动量定理不仅适用于恒力作用，也适用于变力作用。动量定理的研究对象可以是单一物体，也可以是多物体系统，受力分析时只考虑系统的外力。
要点2 动量守恒定律
1．知能网络
2．方法技巧
判断动量是否守恒的三种方法
理想守恒 不受外力或所受外力的合力为0，如光滑水平面上的板块模型、电磁感应中光滑导轨上的双杆模型
近似守恒 系统内力远大于外力，如碰撞、爆炸
某一方向守恒 系统在某一方向上所受外力的合力为0，则在该方向上动量守恒，如滑块—斜面(曲面)模型
热点题型1 动量定理的应用
应用动量定理的几点技巧
(1)在匀变速直线运动中，如果题目不涉及加速度和位移，用动量定理比用牛顿第二定律求解更简捷。
(2)变力作用情况下，动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值。
(3)电磁感应问题中，利用动量定理可以求解时间、电荷量或导体棒的
位移。
[例1] (2025·甘肃卷)如图1所示，细杆两端固定，质量为m的物块穿在细杆上。初始时刻，物块刚好能静止在细杆上。现以水平向左的力F作用在物块上，F随时间t的变化如图2所示。开始滑动瞬间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力。细杆足够长，重力加速度为g，θ＝30°。求：
(1)t＝6 s时F的大小，以及t在0～6 s内F的冲量大小；
(2)t在0～6 s内，摩擦力f随时间t变化的关系式，并作出相应的f-t图像；
(3)t＝6 s时，物块的速度大小。
答案：
解析：
解析：
解析：
相应的f-t图像如图
练1 (2025·成都七中模拟)物流运输中对于易碎物品往往用如图所示的气垫袋包装，用以减小碰撞时受到的冲击力。某次运输中，易碎物品(玻璃瓶并含内容物)质量为1 kg，分拣员在分拣物品时不小心让物品从手上自由落下，假设下落时离地面的距离为45 cm，因为有气垫袋包装，物品与地面的作用时间为1 s；若该物品在没有包装情况下从相同高度自由落下，与地面的作用时间为0.1 s，重力加速度g取10 m/s2，物品(含包装)落地后均不反弹，则有包装与没有包装两种情况下，物品受到的地面的平均冲击力大小之比为 ( )
D
A．1∶1 B．1∶10
C．7∶20 D．13∶40
解析：
练2 (2025·河北卷)如图所示，一长为2 m的平台，距水平地面高度为1.8 m。质量为0.01 kg的小物块以3 m/s的初速度从平台左端水平向右运动。物块与平台、地面间的动摩擦因数均为0.2。物块视为质点，不考虑空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。
(1)求物块第一次落到地面时距平台右端的水平距离；
(2)若物块第一次落到地面后弹起的最大高度为0.45 m，物块从离开平台到弹起至最大高度所用时间共计1 s。求物块第一次与地面接触过程中，所受弹力冲量的大小，以及物块弹离地面时水平速度的大小。
答案：(1)0.6 m (2)0.1 N·s 0
解析：
解析：
则物块与地面接触的时间Δt＝t－t1－t2＝0.1 s
物块与地面接触的过程中根据动量定理，取竖直向上为正，在竖直方向有
IN－mgΔt＝mvy2－m(－vy1)，vy1＝gt1
解得IN＝0.1 N·s
取水平向右为正，在水平方向有
－μNΔt＝mvx′－mvx，IN＝NΔt
解析：
解得vx′＝－1 m/s
但由于vx′减小为0将无相对运动和相对运动的趋势，故vx′＝0。
热点题型2 动量守恒定律的应用
动量守恒定律的三种表达形式
(1)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，作用前的动量之和等于作用后的动量之和(用得最多)。
(2)Δp1＝－Δp2，相互作用的两个物体动量的增量等大反向。
(3)Δp＝0，系统总动量的增量为零。
[例2] (2024·江苏卷)嫦娥六号在轨速度为v0，着陆器对应的组合体A与轨道器对应的组合体B分离时间为Δt，分离后B的速度为v，且与v0同向，A、B的质量分别为m、M。求：
(1)分离后A的速度v1；
(2)分离时A对B的推力大小。
答案：
解析：
练3 (2025·河南卷)两小车P、Q的质量分别为mP和mQ，将它们分别与小车N沿直线做碰撞实验，碰撞前后的速度v随时间t的变化分别如图1和图2所示。小车N的质量为mN，碰撞时间极短，则 ( )
A．mP>mN>mQ B．mN>mP>mQ
C．mQ>mP>mN D．mQ>mN>mP
D
解析：
由于碰撞时间极短，故两辆小车碰撞时动量守恒，对于P与N的碰撞过程由动量守恒定律可知mPvP＋mNvN＝mPvP′＋mNvN′，即mPΔvP＝mNΔvN，由于ΔvP>ΔvN，故mN>mP；同理可得mQ>mN，故有mQ>mN>mP，D正确。
练4 在爆炸实验基地有一个发射塔，发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪。爆炸物自发射塔竖直向上发射，上升到空中最高点时炸裂成质量之比为2∶1、初速度均沿水平方向的两个碎块。遥控器引爆瞬间开始计时，在5 s末和6 s末先后记录到从空气中传来的碎块撞击地面的响声。已知声音在空气中的传播速度为340 m/s，忽略空气阻力。下列说法正确的是(重力加速度g＝10 m/s2) ( )
A．两碎块的位移大小之比为1∶2
B．爆炸物的爆炸点离地面高度为80 m
C．爆炸后质量大的碎块的初速度为68 m/s
D．爆炸后两碎块落地点之间的水平距离为340 m
B
解析：
解析：
热点题型3 碰撞模型及拓展
1．解决碰撞问题的三个关键
(1)动量守恒：p1＋p2＝p1′＋p2′；
(2)系统动能不增加：Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′；
(3)速度合理：碰撞后若两物体同向运动，则后方物体速度不能大于前方物体速度。
2．碰撞问题的三种类型
[例3] (2025·甘肃卷)如图，小球A从距离地面20 m处自由下落，1 s末恰好被小球B从左侧水平击中，小球A落地时的水平位移为3 m。两球质量相同，碰撞为完全弹性碰撞，重力加速度g取10 m/s2，则碰撞前小球B的速度大小v为 ( )
A．1.5 m/s B．3.0 m/s
C．4.5 m/s D．6.0 m/s
B
解析：
[例4] (2025·江苏卷)如图所示，在光滑水平面上，左右两列相同的小钢球沿同一直线放置。每列有n个。在两列钢球之间，一质量为m的玻璃球以初速度v0向右运动，与钢球发生正碰。所有球之间的碰撞均视为弹性碰撞。
(1)若钢球质量为m，求最右侧的钢球最终运动的速度大小；
(2)若钢球质量为3m，求玻璃球与右侧钢球发生第一次碰撞后，玻璃球的速度大小v1；
(3)若钢球质量为3m，求玻璃球经历2n次碰撞后的动能Ek。
答案：
解析：
解析：
解析：
练5 (多选)(2025·河南周口模拟)如图所示，长度为l＝1 m、质量为M＝1 kg的车厢，静止于光滑的水平面上。车厢内有一质量为m＝1 kg，可视为质点的物块以速度v0＝10 m/s从车厢中点处向右运动，与车厢壁来回弹性碰撞n次后，与车厢相对静止，物块与车厢底板间的动摩擦因数为μ＝0.1，重力加速度取g＝10 m/s2。下列说法正确的是 ( )
BD
A．n＝26
B．系统因摩擦产生的热量为25 J
C．物块最终停在车厢右端
D．车厢最终运动的速度为5 m/s，方向水平向右
解析：
练6 (2025·广东卷)如图所示，在光滑水平面上，小球M、N分别在水平恒力F1和F2作用下，由静止开始沿同一直线相向运动，在t1时刻发生正碰后各自反向运动。已知F1和F2始终大小相等，方向相反。从开始运动到碰撞后第1次速度减为0的过程中，两小球速度v随时间t变化的图像，可能正确的是 ( )
A
解析：
解析：
“柱体微元”模型攻克流体类问题
在物理学和工程学中，“柱体微元”是指一个柱形微小物体，其高度可以忽略不计，但其截面积和体积相对较大，通常用于建立物理和工程模型。当我们需要研究某个物体或系统的物理性质或特征时，我们有时需要将其分解成微小的部分。柱体微元可以帮助我们更好地理解问题和建立物理模型。
[例] (2025·江苏无锡测试)娱乐风洞是一种空中悬浮装置，在一个特定的空间内人工制造和控制气流，游客只要穿上特制的可改变受风面积(游客在垂直风力方向的投影面积)的飞行服跳入飞行区，即可通过改变受风面积来实现向上、向下运动或悬浮。现有一竖直圆柱形风洞，风机通过洞口向风洞内“吹气”，产生竖直向上、速度恒定的气流。某时刻，有一质量为m的游客恰好在风洞内悬浮，已知气流密度为ρ，游客受风面积为S，重力加速度为g，假设气流吹到人身上后速度变为零，则气流速度大小为 ( )
C
解析：
建立“柱状微元”模型
(1)将极短时间Δt内的柱状气流作为研究对象，写出其质量Δm与Δt的关系式；
(2)分析柱状流体的受力情况和动量变化，应用动量定理列式求解。
[真题提升1] (经典高考题)福建属于台风频发地区，各类户外设施建设都要考虑台风影响。已知10级台风的风速范围为24.5～28.4 m/s，16级台风的风速范围为51.0～56.0 m/s。若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌，则16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的 ( )
A．2倍 B．4倍
C．8倍 D．16倍
B
解析：
[真题提升2] (多选)(经典高考题)我国霍尔推进器技术世界领先，其简化的工作原理如图所示。放电通道两端电极间存在一加速电场，该区域内有一与电场近似垂直的约束磁场(未画出)用于提高工作物质被电离的比例。工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。某次测试中，氙气被电离的比例为95%，氙离子喷射速度为1.6×104 m/s，推进器产生的推力为80 mN。已知氙离子的比荷为7.3×105 C/kg；计算时，取氙离子的初速度为零，忽略磁场对离子的作用力及粒子之间的相互作用，则 ( )
AD
A．氙离子的加速电压约为175 V
B．氙离子的加速电压约为700 V
C．氙离子向外喷射形成的电流约为37 A
D．每秒进入放电通道的氙气质量约为5.3×10-6 kg
解析：
解析：
专题二 能量与动量
第三讲 动量
要点1 动量定理
1．知能网络
2．方法技巧
(1)计算冲量的三种方法
①公式法：I＝Ft适用于求恒力的冲量。
②动量定理法：多用于求变力的冲量或F、t未知的情况。
③图像法：用F-t图线与时间轴围成的面积可求变力的冲量。若F与t成线性关系，可直接用平均力求变力的冲量。
(2)解答问题的几个注意点
①动量变化的方向与合外力的冲量方向相同，而物体在某一时刻的动量方向跟合外力的冲量方向无必然联系。
②动量定理是过程定理，解题时必须明确物体运动过程中的受力情况及初末状态的动量。
③动量定理不仅适用于恒力作用，也适用于变力作用。动量定理的研究对象可以是单一物体，也可以是多物体系统，受力分析时只考虑系统的外力。
要点2 动量守恒定律
1．知能网络
2．方法技巧
判断动量是否守恒的三种方法
理想守恒 不受外力或所受外力的合力为0，如光滑水平面上的板块模型、电磁感应中光滑导轨上的双杆模型
近似守恒 系统内力远大于外力，如碰撞、爆炸
某一方向守恒 系统在某一方向上所受外力的合力为0，则在该方向上动量守恒，如滑块—斜面(曲面)模型
热点题型1 动量定理的应用
应用动量定理的几点技巧
(1)在匀变速直线运动中，如果题目不涉及加速度和位移，用动量定理比用牛顿第二定律求解更简捷。
(2)变力作用情况下，动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值。
(3)电磁感应问题中，利用动量定理可以求解时间、电荷量或导体棒的
位移。
[例1] (2025·甘肃卷)如图1所示，细杆两端固定，质量为m的物块穿在细杆上。初始时刻，物块刚好能静止在细杆上。现以水平向左的力F作用在物块上，F随时间t的变化如图2所示。开始滑动瞬间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力。细杆足够长，重力加速度为g，θ＝30°。求：
(1)t＝6 s时F的大小，以及t在0～6 s内F的冲量大小；
(2)t在0～6 s内，摩擦力f随时间t变化的关系式，并作出相应的f-t图像；
(3)t＝6 s时，物块的速度大小。
答案：
解析：
解析：
解析：
相应的f-t图像如图
练1 (2025·成都七中模拟)物流运输中对于易碎物品往往用如图所示的气垫袋包装，用以减小碰撞时受到的冲击力。某次运输中，易碎物品(玻璃瓶并含内容物)质量为1 kg，分拣员在分拣物品时不小心让物品从手上自由落下，假设下落时离地面的距离为45 cm，因为有气垫袋包装，物品与地面的作用时间为1 s；若该物品在没有包装情况下从相同高度自由落下，与地面的作用时间为0.1 s，重力加速度g取10 m/s2，物品(含包装)落地后均不反弹，则有包装与没有包装两种情况下，物品受到的地面的平均冲击力大小之比为 ( )
D
A．1∶1 B．1∶10
C．7∶20 D．13∶40
解析：
练2 (2025·河北卷)如图所示，一长为2 m的平台，距水平地面高度为1.8 m。质量为0.01 kg的小物块以3 m/s的初速度从平台左端水平向右运动。物块与平台、地面间的动摩擦因数均为0.2。物块视为质点，不考虑空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。
(1)求物块第一次落到地面时距平台右端的水平距离；
(2)若物块第一次落到地面后弹起的最大高度为0.45 m，物块从离开平台到弹起至最大高度所用时间共计1 s。求物块第一次与地面接触过程中，所受弹力冲量的大小，以及物块弹离地面时水平速度的大小。
答案：(1)0.6 m (2)0.1 N·s 0
解析：
解析：
则物块与地面接触的时间Δt＝t－t1－t2＝0.1 s
物块与地面接触的过程中根据动量定理，取竖直向上为正，在竖直方向有
IN－mgΔt＝mvy2－m(－vy1)，vy1＝gt1
解得IN＝0.1 N·s
取水平向右为正，在水平方向有
－μNΔt＝mvx′－mvx，IN＝NΔt
解析：
解得vx′＝－1 m/s
但由于vx′减小为0将无相对运动和相对运动的趋势，故vx′＝0。
热点题型2 动量守恒定律的应用
动量守恒定律的三种表达形式
(1)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，作用前的动量之和等于作用后的动量之和(用得最多)。
(2)Δp1＝－Δp2，相互作用的两个物体动量的增量等大反向。
(3)Δp＝0，系统总动量的增量为零。
[例2] (2024·江苏卷)嫦娥六号在轨速度为v0，着陆器对应的组合体A与轨道器对应的组合体B分离时间为Δt，分离后B的速度为v，且与v0同向，A、B的质量分别为m、M。求：
(1)分离后A的速度v1；
(2)分离时A对B的推力大小。
答案：
解析：
练3 (2025·河南卷)两小车P、Q的质量分别为mP和mQ，将它们分别与小车N沿直线做碰撞实验，碰撞前后的速度v随时间t的变化分别如图1和图2所示。小车N的质量为mN，碰撞时间极短，则 ( )
A．mP>mN>mQ B．mN>mP>mQ
C．mQ>mP>mN D．mQ>mN>mP
D
解析：
由于碰撞时间极短，故两辆小车碰撞时动量守恒，对于P与N的碰撞过程由动量守恒定律可知mPvP＋mNvN＝mPvP′＋mNvN′，即mPΔvP＝mNΔvN，由于ΔvP>ΔvN，故mN>mP；同理可得mQ>mN，故有mQ>mN>mP，D正确。
练4 在爆炸实验基地有一个发射塔，发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪。爆炸物自发射塔竖直向上发射，上升到空中最高点时炸裂成质量之比为2∶1、初速度均沿水平方向的两个碎块。遥控器引爆瞬间开始计时，在5 s末和6 s末先后记录到从空气中传来的碎块撞击地面的响声。已知声音在空气中的传播速度为340 m/s，忽略空气阻力。下列说法正确的是(重力加速度g＝10 m/s2) ( )
A．两碎块的位移大小之比为1∶2
B．爆炸物的爆炸点离地面高度为80 m
C．爆炸后质量大的碎块的初速度为68 m/s
D．爆炸后两碎块落地点之间的水平距离为340 m
B
解析：
解析：
热点题型3 碰撞模型及拓展
1．解决碰撞问题的三个关键
(1)动量守恒：p1＋p2＝p1′＋p2′；
(2)系统动能不增加：Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′；
(3)速度合理：碰撞后若两物体同向运动，则后方物体速度不能大于前方物体速度。
2．碰撞问题的三种类型
[例3] (2025·甘肃卷)如图，小球A从距离地面20 m处自由下落，1 s末恰好被小球B从左侧水平击中，小球A落地时的水平位移为3 m。两球质量相同，碰撞为完全弹性碰撞，重力加速度g取10 m/s2，则碰撞前小球B的速度大小v为 ( )
A．1.5 m/s B．3.0 m/s
C．4.5 m/s D．6.0 m/s
B
解析：
[例4] (2025·江苏卷)如图所示，在光滑水平面上，左右两列相同的小钢球沿同一直线放置。每列有n个。在两列钢球之间，一质量为m的玻璃球以初速度v0向右运动，与钢球发生正碰。所有球之间的碰撞均视为弹性碰撞。
(1)若钢球质量为m，求最右侧的钢球最终运动的速度大小；
(2)若钢球质量为3m，求玻璃球与右侧钢球发生第一次碰撞后，玻璃球的速度大小v1；
(3)若钢球质量为3m，求玻璃球经历2n次碰撞后的动能Ek。
答案：
解析：
解析：
解析：
练5 (多选)(2025·河南周口模拟)如图所示，长度为l＝1 m、质量为M＝1 kg的车厢，静止于光滑的水平面上。车厢内有一质量为m＝1 kg，可视为质点的物块以速度v0＝10 m/s从车厢中点处向右运动，与车厢壁来回弹性碰撞n次后，与车厢相对静止，物块与车厢底板间的动摩擦因数为μ＝0.1，重力加速度取g＝10 m/s2。下列说法正确的是 ( )
BD
A．n＝26
B．系统因摩擦产生的热量为25 J
C．物块最终停在车厢右端
D．车厢最终运动的速度为5 m/s，方向水平向右
解析：
练6 (2025·广东卷)如图所示，在光滑水平面上，小球M、N分别在水平恒力F1和F2作用下，由静止开始沿同一直线相向运动，在t1时刻发生正碰后各自反向运动。已知F1和F2始终大小相等，方向相反。从开始运动到碰撞后第1次速度减为0的过程中，两小球速度v随时间t变化的图像，可能正确的是 ( )
A
解析：
解析：
“柱体微元”模型攻克流体类问题
在物理学和工程学中，“柱体微元”是指一个柱形微小物体，其高度可以忽略不计，但其截面积和体积相对较大，通常用于建立物理和工程模型。当我们需要研究某个物体或系统的物理性质或特征时，我们有时需要将其分解成微小的部分。柱体微元可以帮助我们更好地理解问题和建立物理模型。
[例] (2025·江苏无锡测试)娱乐风洞是一种空中悬浮装置，在一个特定的空间内人工制造和控制气流，游客只要穿上特制的可改变受风面积(游客在垂直风力方向的投影面积)的飞行服跳入飞行区，即可通过改变受风面积来实现向上、向下运动或悬浮。现有一竖直圆柱形风洞，风机通过洞口向风洞内“吹气”，产生竖直向上、速度恒定的气流。某时刻，有一质量为m的游客恰好在风洞内悬浮，已知气流密度为ρ，游客受风面积为S，重力加速度为g，假设气流吹到人身上后速度变为零，则气流速度大小为 ( )
C
解析：
建立“柱状微元”模型
(1)将极短时间Δt内的柱状气流作为研究对象，写出其质量Δm与Δt的关系式；
(2)分析柱状流体的受力情况和动量变化，应用动量定理列式求解。
[真题提升1] (经典高考题)福建属于台风频发地区，各类户外设施建设都要考虑台风影响。已知10级台风的风速范围为24.5～28.4 m/s，16级台风的风速范围为51.0～56.0 m/s。若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌，则16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的 ( )
A．2倍 B．4倍
C．8倍 D．16倍
B
解析：
[真题提升2] (多选)(经典高考题)我国霍尔推进器技术世界领先，其简化的工作原理如图所示。放电通道两端电极间存在一加速电场，该区域内有一与电场近似垂直的约束磁场(未画出)用于提高工作物质被电离的比例。工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。某次测试中，氙气被电离的比例为95%，氙离子喷射速度为1.6×104 m/s，推进器产生的推力为80 mN。已知氙离子的比荷为7.3×105 C/kg；计算时，取氙离子的初速度为零，忽略磁场对离子的作用力及粒子之间的相互作用，则 ( )
AD
A．氙离子的加速电压约为175 V
B．氙离子的加速电压约为700 V
C．氙离子向外喷射形成的电流约为37 A
D．每秒进入放电通道的氙气质量约为5.3×10-6 kg
解析：
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