高考物理一轮复习第十一章动量近代物理初步第1讲动量和动量定理教案.doc

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1、- 1 - / 13【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习第十一章动量近代物理精选高考物理一轮复习第十一章动量近代物理初步第初步第 1 1 讲动量和动量定理教案讲动量和动量定理教案【研透全国卷】高考对本章知识的考查主要以选择、计算为主，本章的主要考点有碰撞模型、动量定理、动量守恒定律、经典物理理论、原子和原子核部分的最新科技成果.以生活中的具体事例及经典物理学理论为命题背景，结合物理知识在生活中的应用及最新科技成果的命题趋势较强，2018 年高考应予以高度关注.第十一章 动量 近代物理初步 考点内容要求题型必考实验动量、动量定理、动量守恒定律及其应用一、碰撞与动量守恒弹性碰撞和非

2、弹性碰撞选择、计算光电效应二、光电效应、波粒二象性 爱因斯坦光电效应方程选择氢原子光谱三、原子结构、氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式选择原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期放射性同位素核力、核反应方程结合能、质量亏损四、天然放射现象、核反应、核能裂变反应和聚变反应、裂变反应堆选择1.实验内容验证动量守恒定律2.命题形式填空- 2 - / 13射线的危害和防护第 1 讲 动量和动量定理知识点一 动量1.定义：物体的 与 的乘积.2.表达式：p .3.特征：矢量性、瞬时性、相对性.4.动量的变化(也叫动量的变化量、动量的改变量、动量的增量等等)(1)定义：动量的变化等于 与 之差.(2)

3、表达式： ，p 也是矢量，p 的方向由初末动量的方向共同决定.答案：1.质量 速度 2.mv 4.(1)末动量 初动量 (2)ppp知识点二 冲量1.定义： 与 的乘积叫做力的冲量.2.公式： .3.单位： ，符号是 .4.矢标性：冲量是 ，方向是由 决定的.5.物理意义：表示力的作用对 的积累效果.6.作用效果：使物体的 发生变化.答案：1.力 力的作用时间 2.IFt 3.牛顿秒 Ns 4.矢量 力的方向 5.时间 6.动量知识点三 动量定理1.内容：物体在一个过程始末的 等于它在这个过程中所受力的冲量.2.表达式：F(tt)mvmv 或 Ipp.- 3 - / 133.注意：(1)动量定

4、理内容有两方面：一是合外力冲量的大小与动量变化的大小 ，二是动量变化的方向与冲量的方向 .(2)动量定理的研究对象，可以是 ，也可以是 .对物体系统，内力的作用不改变系统的总动量，外力的总冲量等于物体系统的动量变化.4.用动量概念表示牛顿第二定律F，此式表示：物体 等于它所受的力.答案：1.动量变化量 3.(1)相等 相同 (2)单个物体 物体系统 4.动量的变化率(1)冲量是物体动量变化的原因.( )(2)作用在静止的物体上的力的冲量一定为零.( )(3)动量越大的物体受到的冲量越大.( )(4)冲量的方向就是物体运动的方向 .( )(5)物体的动量发生变化，其动能一定变化.( )(6)物体

5、的动能发生变化，其动量一定变化.( )(7)动量大的物体惯性一定大.( )(8)动量相同的物体运动方向一定相同.( )答案：(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 考点 动量的概念以及动量的变化1.动量是矢量，是物体的质量与速度的乘积，而不是质量与速率的乘积.2.动量是状态量，物体的动量总是指物体在某一时刻的动量，因此在计算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度.3.物体动量的变化是矢量，其方向与物体速度的变化量 v 的方- 4 - / 13向相同.在合力为恒力的情况下，物体动量变化的方向也与物体加速度的方向相同，即与物体所受合力的方向相同.4.有关物体动量变化的运算，一定

6、要按照矢量运算的法则(平行四边形定则或三角形定则)进行，如果物体的初、末动量都在同一条直线上，常常选取一个正方向，使物体的初、末动量都带有表示自己方向的正负号，这样，就可以把复杂的矢量运算化为简单的代数运算了.考向 1 动量、动量变化的理解典例 1 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析 物体在上升阶段时，速度向上，则物体的动量方向向上，根据动量定理可知，动量的

7、变化量 pmgt，重力的方向竖直向下，则动量变化量的方向向下.B 选项正确.答案 B考向 2 动量变化的计算典例 2 质量是 8 g 的玻璃球，以 3 m/s 的速度向右运动，碰到一个物体后被弹回，以 2 m/s 的速度沿同一直线向左运动，试求该玻璃球的动量变化量.解析 设水平向右的方向为正方向，则 pmv81033 kgm/s2.4102 kgm/s，pmv8103(2) kgm/s1.6102 kgm/s- 5 - / 13故玻璃球动量的变化量为 ppp1.6102 kgm/s2.4102 kgm/s4.0102 kgm/s“”表示动量变化量的方向水平向左.答案 4.0102 kgm/s，

8、方向水平向左1.动量是状态量，方向与速度方向相同，速度指的是瞬时速度.2.动量变化量是两个矢量的差，注意在一维情况下动量变化量的矢量运算可转化为代数运算.考点 冲量的理解与计算1.对冲量的理解(1)冲量是过程量：冲量描述的是作用在物体上的力对时间的积累效应，与某一过程相对应.(2)冲量的矢量性：冲量是矢量，在作用时间内力的方向不变时，冲量的方向与力的方向相同，如果力的方向是变化的，则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同.(3)冲量的绝对性：冲量仅由力和时间两个因素决定，具有绝对性.2.冲量的计算(1)单个力的冲量：利用公式 IFt 计算.(2)合力的冲量：如果是一维情形，可以化为代数

9、和，如果不在一条直线上，求合冲量遵循平行四边形定则.两种方法：可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和；另外，如果各个力的作用时间相同，也可以先求合力，再用公式 I 合F 合t 求解.变力的冲量：用动量定理列式求解.- 6 - / 13考向 1 对冲量的理解典例 3 (多选)恒力 F 作用在质量为 m 的物体上，如图所示，由于地面对物体的摩擦力较大，物体没有被拉动，则经时间 t，下列说法正确的是( )A.拉力 F 对物体的冲量大小为零B.拉力 F 对物体的冲量大小为 FtC.拉力 F 对物体的冲量大小为 Ftcos D.合力对物体的冲量大小为零解析 由冲量的定义知拉力 F 对物体的冲量 IF

10、t，选项A、C 错误，B 正确；物体处于静止状态，合力为零，故合力对物体的冲量大小为零，选项 D 正确.答案 BD考向 2 冲量的计算典例 4 一个铁球，从静止状态由 10 m 高处自由下落，然后陷入泥潭中，从进入泥潭到静止用去 0.4 s，该铁球的质量为 336 g，求从开始下落到进入泥潭前，重力对小球的冲量为多少？从进入泥潭到静止，泥潭的阻力对小球的冲量为多少？(保留两位小数，取 g10 m/s2)解析 小球进入泥潭前做自由落体运动，求出小球下落的时间，便可以求出恒定重力在这一过程的冲量；小球进入泥潭后，泥土对小球的阻力是变力，此变力的冲量要由动量定理求得.小球自由下落 10 m 所用的时

11、间是 t1 s s，重力的冲量IGmgt10.33610 Ns4.75 Ns.对小球从静止开始运动至停在泥潭中的全过程运用动量定理得mg(t1t2)Ft20.泥潭的阻力 F 对小球的冲量 Ft2mg(t1t2)- 7 - / 130.33610(0.4) Ns6.10 Ns，方向竖直向上.如图所示.答案 4.75 Ns 6.10 Ns 变力的冲量不能由 IFt 求出，可以由动量定理求出动量的变化，从而求得变力的冲量；同理，当物体做曲线运动时，动量的变化可以通过求合力的冲量，从而求得动量变化.考点 用动量定理定性解释物理现象用动量定理解释的现象一般可分为两类：(1)物体的动量变化 p 一定，由动

12、量定理 Ftp 可知，若力的作用时间 t 越短，则作用力 F 越大，因此在需要增大作用力时，可尽量缩短作用时间，如打击、碰撞等过程；若力的作用时间越长，则作用力 F 就越小，因此在需要减小作用力时，可设法延长力的作用时间，如利用软垫、弹簧的缓冲作用来延长作用的时间.(2)作用力 F 一定，由动量定理 Ftp 可知，力的作用时间越长，动量的变化就越大；力的作用时间越短，动量的变化就越小.考向 1 缩短作用时间，增大作用力典例 5 (2017河北邯郸广平一中期中)从同一高度自由落下的玻璃杯，掉在水泥地上易碎，掉在软泥地上不易碎.这是因为( )A.掉在水泥地上，玻璃杯的动量大B.掉在水泥地上，玻璃杯

13、的动量变化大C.掉在水泥地上，玻璃杯受到的冲量大，且与水泥地的作用时间短，因而受到水泥地的作用力大D.掉在水泥地上，玻璃杯受到的冲量和掉在软泥地上一样大，但与水泥地的作用时间短，因而受到水泥地的作用力大解析 杯子从同一高度落下，到达地面时的速度一定相等，故着地时动量相等；与地面接触后速度减小为零，故动量的变化相同，- 8 - / 13由动量定理 Ip 可知，冲量也相等；但由于在软泥地上，软泥地的缓冲使接触时间较大，由 IFt 可知，杯子受到的作用力较小，故杯子在水泥地上比在软泥地上更易破碎；只有 D 选项正确.答案 D考向 2 延长作用时间，减小作用力典例 6 篮球运动员通常伸出双手迎接传来的

14、篮球.接球时，两手随球迅速收缩至胸前.这样做可以( )A.减小球对手的冲量B.减小球对人的冲击力C.减小球的动量变化量D.减小球的动能变化量解析 接球过程中，球的初动量和末动量一定，所以球的动量变化量恒定不变，选项 C 错误；根据动量定理，手对球的冲量等于球的动量的改变量，也恒定不变，球对手的冲量也不变，选项 A 错误；球的初动能和末动能一定，所以球的动能变化量恒定不变，选项 D 错误；根据冲量 IFt，球对手的冲量 I 不变，接球时两手随球迅速收缩至胸前，是通过延长受力时间 t 以减小球对人的冲击力 F，所以选项 B 正确.答案 B考点 应用动量定理定量计算1.动量定理表达式为 Ftp，它的

15、左边是物体受到的所有力的总冲量，而不是某一个力的冲量.其中力 F 可以是恒力，也可以是变力，如果是变力，则 F 应是在 t 时间内的平均值.2.动量定理说明的是合力的冲量 I 合和动量的变化量 p 的关系，I 合与 p 不仅大小相等而且方向相同.- 9 - / 133.动量定理的研究对象是单个物体或物体系统.系统的动量变化等于在作用过程中组成系统的各个物体所受外力冲量的矢量和，而系统内物体之间的作用力(内力)，由大小相等、方向相反和等时性可知，其总冲量为零，不会改变系统的总动量.4.在不涉及加速度和位移的情况下，研究运动和力的关系时，用动量定理求解一般较为方便，不需要考虑运动过程的细节.考向

16、1 计算变力的冲量典例 7 (2017河北衡水中学期中)如图所示，A、B 经细绳相连挂在弹簧下静止不动，A 的质量为 m，B 的质量为 M，当 A、B 间绳突然断开，物体 A 上升到某位置时速度为 v，这时 B 下落速度为 u，在这段时间内弹簧弹力对物体 A 的冲量为 .解析 分别对 A、B 两物体应用动量定理列式，联立即可以求出弹簧的弹力对 A 的冲量.以向上为正方向，由动量定理得：对B：MgtMu0，对 A：Imgtmv0，解得：Im(vu).答案 m(uv)考向 2 计算平均作用力典例 8 一质量为 m 的铁锤，以速度 v 竖直打在木桩上，经过t 时间后停止，则在打击时间内，铁锤对木桩的

17、平均冲力的大小是( )B. A.mgtD.mgC.mg解析 对铁锤应用动量定理.设木桩对铁锤的平均作用力为 F，则(Fmg)t0(mv)，解得 Fmg，所以铁锤对木桩的平均冲力 FFmg.答案 C考向 3 动量定理的综合应用- 10 - / 13典例 9 (2016新课标全国卷)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 ，重力加速度大小为 g.

18、求：(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量；(2)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度.解析 (1)设 t 时间内，从喷口喷出的水的体积为 V，质量为 m，则mV Vv0St 由式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为v0S.(2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为 h，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为 v.对于 t 时间内喷出的水，由能量守恒得 mv2mghmv20 在 h 高度处，t 时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为 pmv 设水对玩具的作用力的大小为 F，根据动量定理有 Ftp 由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得 FMg 联立式得 h. 答案 (1)v0S

19、 (2)M2g 22v20S2应用动量定理解题的注意事项(1)动量定理的表达式是矢量式，列式时要注意各个量与规定的- 11 - / 13正方向之间的关系(即要注意各个量的正负).(2)动量定理中的冲量是合外力的冲量，而不是某一个力的冲量，它可以是合力的冲量，也可以是各力冲量的矢量和，还可以是外力在不同阶段的冲量的矢量和.(3)应用动量定理可以只研究一个物体，也可以研究几个物体组成的系统.1.对动量变化的理解质量为 5 kg 的小球以 5 m/s 的速度竖直落到地板上，随后以 3 m/s 的速度反向弹回，若取竖直向下的方向为正方向，则小球动量的变化为( )B.10 kgm/sA.10 kgm/s

20、D.40 kgm/sC.40 kgm/s答案：D 解析：动量的变化是末动量减去初动量，规定了竖直向下为正方向，则小球的初动量 p1mv125 kgm/s，末动量p2mv215 kgm/s，所以动量的变化 pp2p140 kgm/s.2.动量如图所示，PQS 是固定于竖直平面内的光滑的圆周轨道，圆心 O 在 S 的正上方.在 O 和 P 两点各有一质量为 m 的小物块 a 和 b，从同一时刻开始，a 自由下落，b 沿圆弧下滑.下列说法正确的是( )A.a 比 b 先到达 S，它们在 S 点的动量不相等B.a 与 b 同时到达 S，它们在 S 点的动量不相等C.a 比 b 先到达 S，它们在 S

21、点的动量相等D.b 比 a 先到达 S，它们在 S 点的动量相等答案：A 解析：由机械能守恒定律可知，两物体在同一高度处下落，最后速度的大小相同，但因为 b 物块沿竖直方向的分速度小于a 物块沿竖直方向的速度，所以 a 物块先到达 S 点；此时 a 物块的速- 12 - / 13度方向为竖直向下，b 物块的速度方向为水平向左，所以两物块的动量不相同.3.动量定理、冲量(多选)以初速度 v 水平抛出一质量为 m 的石块，不计空气阻力，则对石块在空中运动过程中的下列各物理量的判断中，正确的是( )A.在两个相同的时间间隔内，石块受到的冲量相同B.在两个相同的时间间隔内，石块动量的增量相同C.在两个

22、下落高度相同的过程中，石块动量的增量相同D.在两个下落高度相同的过程中，石块动能的增量相同答案：ABD 解析：不计空气阻力，石块只受重力作用，无论路程怎样，只要两个过程的时间相同，重力的冲量就相同，A 项正确.由动量定理可知，石块动量的增量等于它受到的冲量，由于在两个相同的时间间隔内，石块受到重力的冲量相同，所以动量的增量必然相同，B 项正确.由于石块下落时在竖直方向上做加速运动，两个下落高度相同的过程所用时间不同，所受重力的冲量就不同，所以动量的增量不同，C 项错误.根据动能定理，外力对石块所做的功等于石块动能的增量，由于石块只受重力的作用，且在重力的方向上石块的位移相同，所以重力做的功就相

23、同，因此动能增量就相同，D 项正确.4.对冲量的理解如图所示，两个质量相同的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止自由滑下，在到达斜面底端的过程中( )B.弹力的冲量相同A.重力的冲量相同D.合力的冲量大小相C.合力的冲量相同同答案：D 解析：重力的冲量 IGmgt，物体下滑时间不同，故- 13 - / 13IG 不同，A 项错误.弹力与斜面垂直，两物块所受弹力方向不同，故弹力的冲量不同，B 项错误.两物块所受合力的方向平行于斜面，故合力的冲量方向也与斜面平行，所以合力的冲量不同，C 项错误.由机械能守恒定律可知，物体到达底端时的速率相同，又两物体的质量相同，所以由 Imv 知，合力的冲量大小相同，故 D 项正确.5.动量定理、动能定理物体在恒定的合力 F 作用下做直线运动，在时间 t1 内速度由 0 增大到 v，在时间 t2 内速度由 v 增大到 2v.设F 在 t1 内做的功是 W1，冲量是 I1；在 t2 内做的功是 W2，冲量是 I2.那么( )B.I1I2，W1W2A.I1I2，W1W2 D.I1I2，W1W2C.I1I2，W1W2 答案：D 解析：在 t1 时间内 I1Ft1mv，在 t2 时间内，I2Ft22mvmvmv，所以 I1I2.又因为 W1mv2，W2m(2v)2mv2mv2，故 W1W2，D 项正确.