第一章 拓展提升课一 动量定理的应用-2021-2022学年高二物理【创新设计】同步学考笔记（粤教版2019选择性必修1）word

拓展提升课一　动量定理的应用 【学习目标】　1.能用动量定理解决单物体多过程和多物体多过程问题。2.能从图像中提炼信息，并结合动量定理分析问题。 拓展点1　动量定理解决多过程问题 1.单物体多过程问题注意过程间的联系为衔接速度，常用规律有动量定理、动能定理，可分段使用，也可全程列式，有时综合使用。 2.多物体多过程问题，注意物体运动的等时性。 【例1】 一高空作业的工人重为600 N，系一条长为L＝5 m的安全带，若工人不慎跌落时安全带的缓冲时间t＝1 s，则安全带受的冲力是多少？(g取10 m/s2) 答案　1 200 N 解析　法一　程序法 依题意作图，如图所示，设工人刚要拉紧安全带时的速度为v1， v。 ＝2gL，得v1＝ 经缓冲时间t＝1 s后速度变为0，取向下为正方向，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，有(mg－F)t＝0－mv1，F＝ 将数值代入得F＝1 200 N。 由牛顿第三定律知安全带受的冲力F′为1 200 N，方向竖直向下。 法二　全过程法 在整个下落过程中对工人应用动量定理，在整个下落过程中，重力的冲量大小为mg－Ft＝0 ，拉力F的冲量大小为Ft。初、末动量都是零，取向下为正方向，由动量定理得mg 解得F＝＝1 200 N。 由牛顿第三定律知安全带受的冲力F′＝F＝1 200 N，方向竖直向下。 【训练1】 物体A和B用轻绳相连挂在轻质弹簧下静止不动，如图甲所示。A的质量为m，B的质量为m′。当连接A、B的绳突然断开后，物体A上升经某一位置时的速度大小为v，这时物体B下落速度大小为u，如图乙所示。在这段时间里，弹簧的弹力对物体A的冲量为(　　) A.mv B.mv－m′u C.mv＋m′u D.mv＋mu 答案　D 解析　法一　对A有I弹－mgt＝mv，对B有m′gt＝m′u，解得弹簧弹力的冲量I弹＝mv＋mu。 法二　对A、B系统有I弹－(mg＋m′g)t＝mv－m′u，对B有m′gt＝m′u，联立解得I弹＝mv＋mu，选项D正确。 拓展点2　动量定理与图像的结合 1.p－t图像：p＝p0＋Ft⇒斜率代表合力，纵截距代表初动量。 2.F－t图像：I＝Ft⇒面积代表冲量。 3.I－t图像：I＝Ft⇒斜率代表外力F。 4.v－t图像：0→v→0图像⇒全程应用动量定理、动能定理。 【例2】 (2021·湖北定州中学期中)质量为3 kg的物体静止于光滑水平面上，从某一时刻开始，在4 s内物体所受的水平冲量与时间的关系如图所示，则在4 s内物体的位移为(　　) A.0 B.1 m C.2 m D.6 m 答案　C 解析　根据I＝Ft可知，0～2 s内F1＝×0.5×22 m＝1 m；2～4 s内物体做减速运动到速度为零，加速度大小等于0～2 s内的加速度大小，2～4 s内的位移也是1 m，故在4 s内物体的位移为2 m，选项C正确。＝a1t＝0.5 m/s2，2 s内的位移s1＝＝1.5 N，a1＝ 【例3】 (2021·广东佛山一中高三上期中)水平面上有质量相等的a、b两个物体，同向的水平恒定推力F1、F2分别作用在a、b上。一段时间后撤去推力，物体继续运动一段距离后停下。两物体的v－t图线如图所示，图中AB//CD。则整个过程中(　　) A.F1的冲量等于F2的冲量 B.F1的冲量大于F2的冲量 C.摩擦力对a物体的冲量等于摩擦力对b物体的冲量 D.合外力对a物体的冲量等于合外力对b物体的冲量 答案　D 解析　由题意可知，AB与CD平行，说明推力撤去后两物体的加速度相同，而撤去推力后物体的合力等于摩擦力，根据牛顿第二定律可知，两物体受到的摩擦力大小相等，整个过程中，a的运动时间小于b的运动时间，根据I＝ft可知，摩擦力对a物体的冲量小于摩擦力对b物体的冲量，故C错误；根据动量定理，对整个过程研究，得F1t1－ ftOB＝0，F2t2－ftOD＝0，由图可看出，tOB<tOD，则有F1t1<F2t2，即F1的冲量小于F2的冲量，故A、B错误；根据动量定理可知，合外力的冲量等于物体动量的变化量，a、b两个物体动量的变化量都为零，所以合外力对a物体的冲量等于合外力对b物体的冲量，故D正确。 【训练2】 (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/s B.t＝2 s时物块的动量大小为4 kg·m/s C.t＝3 s时物块的动量大小为5 kg·m/s D.t＝4 s时物块的速度为零 答案　AB 解析　根据F－t图线与时间轴围成的面积的物理意义为合外力F的冲量，可知在0～1 s、0～2 s、0～3 s、0～4 s内合外力冲量分别为2 N·s、4 N·s、3 N·s、2