16.3 动量守恒定律（学案）-【成才之路】2020-2021学年高中新课程物理同步学习指导（人教版选修3-5）

现行旧教材·高中新课程学习指导 大,根据动量定理 F·Δt = ΔP,可知鸡蛋所受的撞击力减小,所以鸡蛋不 会破。 课内互动探究 　 　 思考讨论 1:不是。 动量是矢量,其变化量为 2mv。 典例 1:(1)1. 6 kg·m / s　 向右　 4 kg·m / s　 向右　 2. 4 kg·m / s 　 向右 (2)5. 2 kg·m / s　 向左　 18. 2 J 解析:(1)取向右为正方向,初、末动量分别为 p = mv = 0. 4 × 4 kg·m / s = 1. 6 kg·m / s,方向向右 p′ = mv′ = 0. 4 × 10 kg·m / s = 4 kg·m / s,方向向右 动量的改变量为 Δp = p′ - p = 2. 4 kg·m / s,方向向右。 (2)取向右为正方向,初、末动量分别为 p1 = mv′ = 0. 4 × 10 kg·m / s = 4 kg·m / s,方向向右 p2 = mv″ = 0. 4 × ( - 3) kg·m / s = - 1. 2 kg·m / s,方向向左, 动量的改变量为 Δp′ = p2 - p1 = - 5. 2 kg · m / s,负号表示方向 向左。 ΔEk = 1 2 mv′2 - 1 2 mv″2 = 18. 2 J。 对点训练 1:D　 物体的动量变化量的大小为 6 kg·m / s,动量是矢 量,动量变化的方向与初动量可能同向、可能反向、也可能不在同一条直 线上,故物体的动量的大小可能增加、可能减小,也可能不变,故 D 正确, A、B、C 错误。 故选 D。 　 　 思考讨论 2: 小孩给汽车的推力的冲量大小为 I = F·t。 汽车没动说明它所受的合力为零,故其合外力的冲量为零。 典例 2:(1)40 N·s,方向竖直向下 (2)20 3N·s,方向垂直于斜面向上 (3)20 N·s,方向沿斜面向下 解析:由于物体下滑过程中各个力均为恒力,所以只要求出物体下 滑的时间,便可以用公式 I = F·t 逐个求解。 由牛顿第二定律得:a = mg·sinθ m = g·sinθ = 5 m / s2 由 x = 1 2 at2 ,得 t = 2x a = 2h gsin2 θ = 2 s。 重力的冲量为 IG = mg·t = 2 × 10 × 2 N·s = 40 N·s,方向竖直向下。 支持力的冲量为 IN = N·t = mg cos θ·t = 20 3 N·s,方向垂直于斜面向上。 合力的冲量为 I合 = F合 ·t = mgsinθ·t = 20N·s,方向沿斜面向下。 对点训练 2:D　 解析:乘客从最高点运动到最低点过程中经过的时 间为 t = π ω ,则重力的冲量:I = mgt = πmg ω ;选项 D 正确。 　 　 思考讨论 3:人落地动量变化一定,屈腿下蹲延缓了人落地时动量变 化所用的时间,依动量定理可知,这样就减小了地面对人的冲力。 典例 3:(1)200 N,方向竖直向下　 (2)205 N,方向竖直向下 (3)见解析 解析:(1)以铁锤为研究对象,不计重力时,只受钉子的作用力,方 向竖直向上,设为 F1 ,取竖直向上为正,由动量定理可得 F1 t = 0 - mv 所以 F1 = - 0. 5 × ( - 4. 0) 0. 01 N = 200 N,方向竖直向上。 由牛顿第三定律和铁锤钉钉子的作用力为 200 N,方向竖直向下。 (2)若考虑重力,设此时受钉子的作用力为 F2 ,对铁锤应用动量定 理,取竖直向上为正。 (F2 - mg)t = 0 - m( - v)(矢量式) F2 = - 5 × ( - 4. 0) 0. 01 N + 0. 5 × 10 N = 205 N,方向竖直向上。 由牛顿第三定律知,此时铁锤钉钉子的作用力为 205 N,方向竖直 向下。 (3)比较 F1 与 F2 ,其相对误差为 | F2 - F1 | F1 × 100% = 2. 5% ,可见本 题中重力的影响可忽略。 对点训练 3:C　 本题为估算题,可以认为撞击前小鸟的速度为零, 撞击后小鸟与飞机的速度相等。 飞机速度 v = 1 080 km / h = 300 m / s,撞击过程对小鸟分析,由动量定 理得:Ft = Δmv,解得 F = mv t = 0. 5 × 300 0. 01 N = 1. 5 × 104 N,故选项 C 正确, A、B、D 错误。 课堂巩固达标 1. D　 杯子从同一高度掉下,与水泥地或地毯接触前瞬间速度相同,动量 相同,与水泥地或地毯上作用后速度均变为零,杯子动量的变化相同。 由动量定理可知,杯子受到合外力的冲量相同,故 ABC 错误;杯子与 水泥地作用时间短,杯子与地作用时