2022-2023年高考物理二轮复习 第1篇专题5考向1动量定理的理解和应用课件

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行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞,车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零,关于安全气囊在此过程中的作用,下列说法正确的是(　　)A.增加了司机单位面积的受力大小B.减少了碰撞前后司机动量的变化量C.将司机的动能全部转换成汽车的动能D.延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积
　D　有无安全气囊司机初动量和末动量均相同,则动量的改变量也相同,故选项B错误;安全气囊可以延长司机受力作用时间,同时增大司机的受力面积,根据动量定理,则减少了司机受力大小,从而司机单位面积的受力大小也减少,故选项A错误,D正确;因有安全气囊的存在,司机和安全气囊接触后会有一部分动能转化为气体的内能,故选项C错误。
【真题解码】(1)审题破题眼:(2)情境化模型:初末动量确定→动量变化量确定→冲量确定→延长时间减小受力→增大面积→减小压强
(3)命题陷阱点:陷阱1:误以为延长时间会减小动量的变化量或冲量碰撞过程的初、末速度与气囊无关,初、末动量也与气囊无关,延长时间减小受力而非冲量或动量变化量。陷阱2:误以为增大面积会增大单位面积上的受力冲量不变,时间延长会减小受力,同样的力增大面积会减小压强。
【核心必备】1.理解动量定理的要点(1)应用动量定理时研究对象既可以是单一物体,也可以是系统,当为系统时不考虑内力的冲量。(2)动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力。(3)动量定理的表达式FΔt=Δp是矢量式,列方程之前先规定正方向。2.用动量定理解释现象(1)Δp一定时,F的作用时间越短,力就越大;时间越长,力就越小。(2)F一定,此时力的作用时间越长,Δp就越大;力的作用时间越短,Δp就越小。分析问题时,要把哪个量一定,哪个量变化搞清楚。
3.动量定理的两个重要应用(1)应用I=Δp求变力的冲量。(2)应用Δp=FΔt求动量的变化量
【考场秘技】动量定理的解题技巧　(1)对不涉及加速度和位移的力与运动的关系问题,应用动量定理不需要考虑运动过程的细节,解题较为方便。(2)在应用动量定理解题时,需要表达物体(沿某方向)受到的合冲量,所以一定要对物体认真进行受力分析,不可有遗漏的力。(3)当合力远大于重力时,可忽略重力的冲量。(4)对于变力的冲量,往往通过动量定理来计算。(5)建立方程时要事先选定正方向,确定力与速度的正、负号。
1.(动量定理求冲力)一架从墨尔本飞往布里斯班的飞机,飞到1 500 m 高时恰撞到了一只兔子,当时这只兔子正被一只鹰抓着,两者撞到飞机当场殒命。设当时飞机正以 720 km/h 的速度飞行,撞到质量为2 kg的兔子,作用时间为0.1 s。则飞机受到兔子的平均撞击力约为(　　)×103 N　　　　　　B.4.0×103 NC.8.0×103 N ×104 N
1.B　720 km/h=200 m/s;根据动量定理Ft=mv可得平均撞击力F= N=4×103 N,选项B正确。
2.(图象问题)(多选)一质量为2 kg 的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示,则(　　)A.t=1 s时物块的速率为1 m/sB.t=2 s时物块的动量大小为4 kg·m/sC.t=3 s时物块的动量大小为5 kg·m/sD.t=4 s时物块的速度为零
2.A、B　由动量定理可得Ft=mv,解得v= 。t=1 s时物块的速率为v= = m/s=1 m/s,故选项A正确;t=2 s时物块的动量大小p2=F2t2=2×2 kg·m/s=4 kg·m/s,故选项B正确;t=3 s时物块的动量大小为p3=(2×2-1×1) kg·m/s=3 kg·m/s,故选项C错误;t=4 s时物块的动量大小为p4=(2×2-1×2) kg·m/s=2 kg·m/s,所以t=4 s时物块的速度为1 m/s,故选项D错误。
3.(变力在动量定理的应用)如图所示,物体从t=0时刻开始由静止做直线运动,0～4 s内其合外力随时间变化的关系图线为某一正弦函数,下列表述不正确的是(　　)A.0～2 s内合外力的冲量一直增大B.0～4 s内合外力的冲量为零C.2 s末物体的动量方向发生变化D.0～4 s内物体动量的方向一直不变
3.C　根据F-t图象面积表示冲量,可知在0～2 s 内合外力的冲量一直增大,故A正确;0～4 s 内合外力的冲量为零,故B正确;2 s末冲量方向发生变化,物体的动量开始减小,但方向不发生变化,0～4 s内物体动量的方向一直不变,故C错误,D正确。
4.(动量定理解决实际问题)一高空作业的工人质量为60 kg,系一条长为L=5 m的安全带,若工人由静止不慎跌落时安全带的缓冲时间t=1 s(工人最终静止悬挂在空中),则缓冲过程中安全带受的平均冲力是多少?(g取10 m/s2,忽略空气阻力的影响)
4.【解析】解法一　分段列式法:设工人刚要拉紧安全带时的速度为v1, =2gL,得v1= 经缓冲时间t=1 s后速度变为0,取向下的方向为正方向,对工人由动量定理知,工人受两个力作用,即拉力F和重力mg,所以(mg-F)t=0-mv1,解得F= 将数值代入得F=1 200 N。由牛顿第三定律,工人对安全带的平均冲力F′为1 200 N,方向竖直向下。