第6章 动量和动量守恒定律 章末提升创新应用(6)-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（粤教版 新教材 新高考）

章末提升创新应用(六) 授课提示：对应学生用书第183页 新教材粤教版选择性必修第一册第一章第10页资料活页：安全带和安全气囊在碰撞中的保护作用。下面我们介绍有关汽车碰撞问题。 汽车安全性能是当今衡量汽车品质的重要指标。实车碰撞试验是综合评价汽车安全性能最有效的方法，也是各国政府检验汽车安全性能的强制手段之一。 1998年6月18日，国产轿车在清华大学汽车工程研究所进行的整车安全性碰撞试验取得成功，被誉为“中国轿车第一撞”。从此，我国汽车的整车安全性碰撞试验开始与国际接轨。 当汽车以50 km/h左右的速度撞向刚性壁障时，撞击使汽车的动量瞬间变到0，产生了极大的冲击力(如图)。“轰”的一声巨响之后，载着模拟乘员的崭新轿车眨眼间被撞得短了一大截。技术人员马上查看车辆受损情况：安全气囊是否爆开？安全带是否发挥了作用？前挡风玻璃是否破碎？“乘员”是否完好无损？车门是否能够正常开启？……还要取出各种传感器，作进一步处理，通过计算机得到碰撞试验的各项数据。 试题链接1　汽车碰撞试验是综合评价汽车安全性能的有效方法之一。设汽车在碰撞过程中受到的平均撞击力达到某个临界值F0时，安全气囊爆开。在某次试验中，质量m1＝1 600 kg的试验车以速度v1＝36 km/h正面撞击固定试验台，经时间t1＝0.10 s碰撞结束，车速减为零，此次碰撞安全气囊恰好爆开，则在本次试验中汽车受到试验台的冲量I0的大小和F0的大小分别为(忽略撞击过程中地面阻力的影响)(　　) A．I0＝5.76×104 N·s，F0＝1.6×105 N B．I0＝1.6×104 N·s，F0＝1.6×105 N C．I0＝1.6×105 N·s，F0＝1.6×105 N D．I0＝5.76×104 N·s，F0＝3.2×105 N 解析：由动量定理可知，汽车受到试验台的冲量等于汽车动量的改变量的大小I0＝m1v1－0＝1 600× N·s＝1.6×104 N·s，根据冲量的定义式I0＝F0t1，代入数据解得F0＝1.6×105 N，故B正确。 答案：B 试题链接2　 一辆质量为2 200 kg的汽车正在以26 m/s的速度行驶，如果驾驶员紧急制动，可在3.8 s内使车停下，如果汽车撞到坚固的墙上，则会在0.22 s 内停下，下列判断正确的是(　　) A．汽车紧急制动过程动量的变化量大 B．汽车撞到坚固的墙上动量的变化量大 C．汽车紧急制动过程受到的平均作用力约为15 000 N D．汽车撞到坚固的墙上受到的平均作用力约为15 000 N 解析：汽车无论是紧急制动还是撞到坚固的墙上，动量都是由mv变为0，所以动量的变化量一样大，A、B错误；汽车紧急制动过程中，平均作用力F1＝≈15 000 N，C正确；汽车撞到坚固的墙上，平均作用力F2＝＝260 000 N，D错误。 答案：C 高考链接3　(2018·全国Ⅱ卷)汽车A在水平冰雪路面上行驶。驾驶员发现其正前方停有汽车B，立即采取制动措施，但仍然撞上了汽车B。两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示，碰撞后B车向前滑动了4.5 m，A车向前滑动了2.0 m。已知A和B的质量分别为2.0×103 kg和1.5×103 kg，两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10，两车碰撞时间极短，在碰撞后车轮均没有滚动，重力加速度大小g取10 m/s2。求： (1)碰撞后的瞬间B车速度的大小； (2)碰撞前的瞬间A车速度的大小。 解析：(1)设B车的质量为mB，碰后加速度大小为aB，根据牛顿第二定律有 μmBg＝mBaB① 式中μ是汽车与路面间的动摩擦因数。 设碰撞后瞬间B车速度的大小为vB′，碰撞后滑行的距离为sB，由运动学公式有 vB′2＝2aBsB② 联立①②式并利用题给数据得 vB′＝3.0 m/s③ (2)设A车的质量为mA，碰后加速度大小为aA，根据牛顿第二定律有 μmAg＝mAaA④ 设碰撞后瞬间A车速度的大小为vA′，碰撞后滑行的距离为sA，由运动学公式有 vA′2＝2aAsA⑤ 设碰撞前瞬间A车速度的大小为vA。两车在碰撞过程中动量守恒，有 mAvA＝mAvA′＋mBvB′⑥ 联立③④⑤⑥式并利用题给数据得 vA＝4.25 m/s。 答案：(1)3.0 m/s　(2)4.25 m/s 授课提示：对应学生用书第184页 天体运动是牛顿运动定律的延伸，以万有引力提供向心力为背景，考查圆周运动的基本规律及高中阶段与生活、科技、航空航天、卫星导航等结合紧密的知识点。 资料1　火箭发射 要使一个物体从静止开始运动，必须有力作用在物体上，并且作用一定时间T。要使火箭发射，就必须有冲量作用在火箭上。这种冲量是通过燃气的爆炸而产生的。 随着科技的不断发展，科学家们已经发明制造了各种型号的火箭，这些火箭内部构造互不相同而且都相当复杂。但是不