1.2.动量定理-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书(教科版)
2025-12-09
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理教科版选择性必修第一册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 2. 动量定理 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 707 KB |
| 发布时间 | 2025-12-09 |
| 更新时间 | 2025-12-11 |
| 作者 | 山东正禾大教育科技有限公司 |
| 品牌系列 | 正禾一本通·高中同步课堂高效讲义 |
| 审核时间 | 2025-12-09 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/55325436.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
本讲义聚焦高中物理“动量定理”核心知识点,以冲量概念为基础,系统梳理冲量的定义、计算方法(恒力冲量用I=Ft,变力冲量结合F-t图面积,合冲量通过矢量合成),进而构建动量定理(合外力冲量等于动量变化)的理解框架,延伸至解释生活现象、处理多过程问题及流体柱状模型等应用,形成完整的知识脉络与学习支架。
该资料设计特色鲜明,通过情境导入(如鸡蛋落地、跳高垫海绵)引发科学探究兴趣,结合师生互动任务(F-t图分析冲量)培养科学推理能力。例题涵盖多过程问题、流体模型等,助力学生建构物理模型,提升科学思维。课中辅助教师引导学生深化概念理解,课后通过针对练和随堂演练帮助学生查漏补缺,强化知识应用与实际问题解决能力。
内容正文:
2.动量定理
【素养目标】 1.理解冲量的概念,理解动量定理的含义和表达式。 2.能够利用动量定理解释有关现象,解决实验问题。 3.明确动量定理和动能定理的区别。
知识点一 冲量
【情境导入】 让两个相同质量的鸡蛋从相同高处自由落下,分别落在海绵垫上和塑料盘中,从鸡蛋接触承接物到运动到最低点的过程中
(1)两鸡蛋的速度变化量是否相同?
(2)两次碰撞的作用时间和碰撞过程的作用力大小有什么关系?
提示:(1)相同。
(2)碰撞时间越短,碰撞作用力越大。
【教材梳理】 (阅读教材P7—P8完成下列填空)
1.定义:力与力的作用时间的乘积,用字母I表示。
2.公式:I=Ft。
3.单位:牛顿秒,符号是N·s。
学生用书第7页
【师生互动】 任务1.如图甲所示,文具盒静止一段时间,重力对它做功一定为零,而该段时间内重力的冲量为零吗?
任务2.文具盒受到如图乙所示的力F的作用,请分析:
①0~1 s内,力F的冲量是多少?与对应Ft图线与t轴所围的面积有什么关系?
②1~6 s内,力F的冲量是多少?与对应Ft图线与t轴所围的面积有什么关系?
③0~6 s内,力F的冲量是多少?与对应Ft图线与t轴所围的面积有什么关系?
提示:任务1.文具盒静止一段时间,其位移为零,故重力做功为零,而冲量是指力与时间的乘积,所以重力的冲量不为零。
任务2.①力F在0~1 s内的冲量I1=F1Δt1=20×1 N·s=20 N·s,对应Ft图线与t轴所围的面积是20 N·s,二者在数值上相等。
②力F在1~6 s内的冲量I2=F2Δt2=-10×5 N·s=-50 N·s,负号表示冲量的方向为负方向。对应Ft图线与t轴所围的面积是-50 N·s,二者在数值上相等。
③力F在0~6 s内的冲量I=I1+I2=-30 N·s,负号表示冲量的方向为负方向。对应Ft图线与t轴所围的面积的代数和是-30 N·s,二者在数值上相等。
对冲量的理解
2022年2月6日,第24届北京冬奥会短道速滑2 000米混合接力赛中国队夺冠,获得首金。在速滑接力赛中,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出。在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间的阻力,下列说法正确的是( )
A.甲对乙的作用力与乙对甲的作用力是一对平衡力
B.乙对甲的冲量大小大于甲对乙的冲量大小
C.甲对乙的冲量与乙对甲的冲量相同
D.乙对甲的冲量与甲对乙的冲量大小相等、方向相反
答案:D
解析:甲对乙的作用力与乙对甲的作用力是一对相互作用力,故A错误;甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小相等、方向相反,故B、C错误,D正确。
对冲量的理解
过程量
(1)冲量描述的是力对时间的积累效应,与某一过程相对应,是过程量
(2)研究冲量必须明确是哪个力在哪段时间内对哪个物体的冲量
矢量性
冲量是矢量,在作用时间内:①力的方向不变时,冲量的方向与力的方向相同
②力的方向变化时,冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同
针对练.关于力的冲量,下列说法正确的是( )
A.力越大,力的冲量就越大
B.一对作用力与反作用力的冲量一定大小相等、方向相反
C.冲量是矢量,冲量的方向一定与力的方向相同
D.F1与作用时间t1的乘积大小等于F2与作用时间t2的乘积大小,则这两个冲量一定相同
答案:B
解析:冲量等于力与力的作用时间的乘积,力大,冲量不一定大,A错误;一对作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、同时产生、同时消失,因此一对作用力与反作用力的冲量总是大小相等、方向相反,B正确;冲量是矢量,在作用时间内力的方向变化时,冲量的方向与力的方向不一定相同,C错误;冲量是矢量,两个矢量相同必须满足大小相等、方向相同,故D错误。
冲量的计算
如图所示,在倾角θ=37°的固定斜面上有一质量m=5 kg的物体沿斜面下滑,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.2,物体下滑2 s的时间内,求:(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2)
(1)物体所受各力的冲量;
(2)物体所受合力的冲量。
解题引导:求合力的冲量,可先求出合力再求冲量,也可将各力的冲量求出后进行矢量合成。
答案:(1)重力的冲量为100 N·s,方向竖直向下 支持力的冲量为80 N·s,方向垂直斜面向上 摩擦力的冲量为16 N·s,方向沿斜面向上
(2)44 N·s,方向沿斜面向下
解析:(1)重力的冲量IG=mgt=100 N·s
方向竖直向下
支持力的冲量IN=mgt cos 37°=80 N·s
方向垂直斜面向上
摩擦力的冲量If=μmgt cos 37°=16 N·s
方向沿斜面向上。
(2)合力的冲量
I合=(mg sin 37°-μmg cos 37°)t=44 N·s
方向沿斜面向下。
学生用书第8页
冲量的计算
1.恒力冲量的计算:应用公式I=FΔt计算。
2.变力冲量的计算
(1)平均力法:如图甲所示,如果力与时间成线性关系,则I=Δt=(t2-t1)。
(2)Ft图像法:在Ft图像中,Ft图线与t轴围成的面积表示对应时间变力的冲量。如图甲、乙所示,图中的阴影面积即为变力的冲量。
(3)利用动量定理求变力的冲量。
3.合冲量的计算
(1)可分别求每一个力的冲量I1,I2,I3,…,再求各冲量的矢量和。
(2)可以先求合力,再用公式I合=F合Δt求解。
针对练.如图所示,质量为m的物体在一个与水平方向成θ角的恒力F作用下,沿水平面向右做匀速运动,则下列关于物体在时间t内所受力的冲量正确的是( )
A.拉力F的冲量大小为Ft cos θ
B.摩擦力的冲量大小为Ft sin θ
C.重力的冲量大小为mgt
D.物体所受支持力的冲量是mgt
答案:C
解析:拉力F的冲量大小为Ft,故A错误;物体做匀速直线运动,可知摩擦力f=F cos θ,则摩擦力的冲量大小为ft=Ft cos θ,故B错误;重力的冲量大小为mgt,故C正确;支持力的大小为N=mg-F sin θ,则支持力的冲量为(mg-F sin θ)t,故D错误。
知识点二 动量定理及其应用
【情境导入】 在日常生活中,有不少这样的例子:跳高时在下落处要放厚厚的海绵垫子,跳远时要落在沙坑中,这样做的目的是什么?
提示:这样做可以延长作用的时间,以减小地面对人的冲击力。
【教材梳理】 (阅读教材P7—P10完成下面填空)
1.动量定理
(1)内容:在一个过程中物体所受合力与作用时间的乘积等于物体动量的变化。
(2)公式:Ft=p′-p。
2.动量定理的应用
在物体的动量变化一定的条件下,作用时间较短则相互作用力较大;作用时间较长则相互作用力较小。
【师生互动】 如图所示,光滑水平面上一个质量为m的物体,在恒力F作用下,从t时刻到t′时刻,速度从v变为v′。
任务1.物体的加速度是多少?
任务2.结合牛顿第二定律,试分析物体的动量变化量Δp与恒力F及作用时间Δt(Δt=t′-t)有什么关系?
提示:任务1.由加速度的定义知,该物体的加速度a=。
任务2.根据牛顿第二定律可知F=ma=m=m,整理得FΔt=m(v′-v)=mv′-mv=p′-p,可得Δp=FΔt,即物体的动量变化量等于合力的冲量。
对动量定理的理解
(多选)下面关于物体动量和冲量的说法中正确的是( )
A.物体所受合外力的冲量越大,它的动量也越大
B.物体所受合外力的冲量不为零,它的动量一定要改变
C.物体动量增量的方向,就是它所受合力冲量的方向
D.物体所受合外力越大,它的动量变化就越快
答案:BCD
解析:由FΔt=Δp知,FΔt≠0,Δp≠0,即物体所受合外力的冲量不为零,它的动量一定变化,FΔt越大,Δp越大,但动量不一定大,它还与初态的动量有关,A错误,B正确;冲量不仅与Δp大小相等,而且方向相同,C正确;由F=知,物体所受合外力越大,动量的变化率越大,即动量变化越快,D正确。
学生用书第9页
动量定理的理解
1.矢量性:表达式FΔt=Δp是矢量式,应注意各个量的矢量性。
2.因果性:动量定理反映了合外力的冲量决定动量的变化量。
用动量定理分析有关现象
(2024·上海奉贤中学校考阶段练习)下列说法正确的是( )
A.运动员跳高时,在落地处垫上海绵垫子是为了减小冲量
B.人从越高的地方跳下,落地时人受到的冲量越大
C.动量相同的两个物体受相同的制动力作用,质量小的先停下来
D.在电视机等物体包装箱里垫上泡沫垫或气泡垫,是为了减小物体在碰撞过程中受到的冲量
答案:B
解析:运动员跳高时,落地时的冲量等于动量的变化量,在地上垫上海绵垫子可以增加与地面接触的时间,由动量定理可知,减小了与地面之间的相互作用力的大小,故A错误;人从越高的地方跳下,落地时速度越大,动量越大,与地面接触时动量变化量越大,人受到的冲量越大,越危险,故B正确;由动量定理可知,动量相同的两个物体,受相同的制动力作用,同时停下来,故C错误;由动量定理可知,电视机等物体包装箱里垫上泡沫,可以使电视机与箱子撞击时的时间延长,从而减小电视机在碰撞过程中受到的撞击力,故D错误。故选B。
应用动量定理的定性分析
根据动量定理FΔt=Δp可知:
(1)Δp一定时:Δt越短则F越大,Δt越长则F越小。
(2)F一定时:Δt越短则Δp越小,Δt越长则Δp越大。
(3)Δt一定时:F越大则Δp越大,F越小则Δp越小。
针对练.(2024·四川省万源中学校考阶段练习)第一代长安汽车逸动在2012年刚上市,就以52.9分的成绩实现“中国新五星安全第一撞”,不仅为中国品牌在汽车安全上树立起行业标杆,也成为轿车行业的一道风景线。在碰撞过程中,关于安全气囊的保护作用,下列认识正确的是( )
A.安全气囊减小了驾驶员的动量变化
B.安全气囊延长了撞击力的作用时间,减小了驾驶员受到的撞击力
C.安全气囊减小了驾驶员受到撞击力的冲量
D.安全气囊延长了撞击力的作用时间,增大了驾驶员受到撞击力的冲量
答案:B
解析:动量的变化量Δp=mΔv,撞击过程中速度的变化量不变,则动量的变化量不变,与安全气囊无关,故A错误;设驾驶员的质量为m,初速度为v,撞击时间为t,撞击过程受到的平均撞击作用力为F,则在撞击过程中,根据动量定理有Ft=0-(-mv),可得F=,而安全气囊延长了撞击力的作用时间,因此可知安全气囊减小了驾驶员受到的撞击力,故B正确,D错误;根据动量定理可得撞击力的冲量I=Ft=0-(-mv)=mv,可知安全气囊并不会减小驾驶员受到撞击力的冲量,故C错误。故选B。
动量定理的有关计算
(人教版选择性必修第一册P11T3改编)用0.5 kg的铁锤把钉子钉进木头里,打击时铁锤的速度v=4.0 m/s,如果打击后铁锤的速度变为0,打击的作用时间是0.01 s,那么:
(1)不计铁锤受的重力,铁锤钉钉子的平均作用力是多大?
(2)考虑铁锤受的重力,铁锤钉钉子的平均作用力又是多大?(g取10 m/s2)
(3)比较(1)和(2),讨论该问题中是否有必要考虑铁锤的重力。
解题引导:(1)看到“铁锤的速度v=4.0 m/s,如果打击后铁锤的速度变为0”,想到“可以求得铁锤的动量变化量”。
(2)看到“不计铁锤受的重力”,想到“求合力的冲量时不考虑重力”。
(3)看到“考虑铁锤受的重力”,想到“求合力的冲量时要考虑重力”。
答案:(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,只受钉子对它的作用力,方向竖直向上,设为F1,取竖直向上为正方向,由动量定理可得F1Δt=0-mv
解得F1=200 N
由牛顿第三定律知,铁锤钉钉子的作用力大小为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,取竖直向上为正方向,对铁锤应用动量定理得
(F2-mg)t=0-mv
解得F2=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×100%=2.5%,可见问题中重力的影响可忽略。
动量定理的计算
1.由动量的变化量求合冲量:Δp)(或求有关的力)。
2.由合力的冲量求动量的变化量:(或求m、v等)。K
学生用书第10页
针对练. (2024·陕西西安中学月考)人们对手机的依赖性越来越强,有些人喜欢躺着看手机,所以经常出现手机砸伤眼睛的情况。如图所示,若手机质量为150 g,从离人眼20 cm的高度无初速度掉落,砸到眼睛后手机未反弹,眼睛受到手机的冲击时间为0.1 s,取重力加速度g=10 m/s2,则手机与眼睛作用过程中,下列分析中正确的是( )
A.手机的动量变化量为0.45 kg·m/s
B.手机对眼睛的冲量大小为0.15 N·s
C.手机对眼睛的冲量大小为0.3 N·s
D.手机对眼睛的作用力大小为4.5 N
答案:D
解析:由题意可知手机下落高度h=20 cm=0.20 m,则手机砸到眼睛瞬间的速度为v==2 m/s,手机与眼睛作用后的速度变成0,选取竖直向下为正方向,所以手机与眼睛作用过程中,手机的动量变化量为Δp=0-mv=-0.30 kg·m/s,故A错误;手机与眼睛接触的过程中受到重力与眼睛的作用力,选取竖直向下为正方向,则mgt-I=Δp,代入数据解得眼睛对手机的冲量大小为I=0.45 N·s,所以手机对眼睛的冲量大小I′为0.45 N·s,故B、C错误;由冲量的定义可得,手机对眼睛的作用力大小为F== N=4.5 N,故D正确。
知识点三 应用动量定理处理多过程问题
如图甲所示,一固定的光滑斜面足够长,倾角为30°。质量为0.2 kg的物块静止在斜面底端,t=0时刻,受到沿斜面方向拉力F的作用,取沿斜面向上为正方向,拉力F随时间t变化的图像如图乙所示,g=10 m/s2,请求解6 s末物块的速度。
解题引导:求解6 s末物块的速度:
(1)可以应用牛顿第二定律分段处理;
(2)也可以应用动量定理全程处理。
答案:0
解析:法一:全程法应用动量定理
F1t1+F2t2+F3t3-mg sin 30°(t1+t2+t3)=mv
代入数据解得v=0。
法二:应用牛顿第二定律结合运动学公式
在0~2 s内,由牛顿第二定律可得F1-mg sin 30°=ma1,解得a1=5 m/s2,
在2~4 s内,由牛顿第二定律可得F2-mg sin 30°=ma2,解得a2=-10 m/s2,
在4~6 s内,由牛顿第二定律可得F3-mg sin 30°=ma3,解得a3=5 m/s2,
6 s末物块的速度v=a1t1+a2t2+a3t3=0。
1.如果不同阶段物体所受恒力不同,牛顿第二定律仅能分段使用,求解过程较复杂,而动量定理可用于全过程,不必考虑中间量,使问题求解变得简捷。
2.如果不同阶段物体所受外力为变力,则无法应用牛顿第二定律解答问题,但是可以应用动量定理解答。
针对练1.(2024·山东泰安高二月考)某消防队员从一平台上跳下,下落1 s后双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲,使自身重心又下降了0.2 s,在着地过程中地面对他双脚的平均作用力约为( )
A.自身所受重力的2倍 B.自身所受重力的6倍
C.自身所受重力的8倍 D.自身所受重力的10倍
答案:B
解析:法一:消防员下落t1=1 s后双脚触地时的速度为v1=gt1,方向向下;着地后他使自身重心下降0.2 s后站定,即v2=0,设向下为正方向,则着地过程中消防员动量的变化量为Δp=0-mv1=-mv1,设该过程中地面对他双脚的平均作用力为,由动量定理得(mg-)t2=Δp=-mv1,其中t2=0.2 s,则=mg+=mg+5mg=6mg,故B正确。
法二:规定向下为正方向,对消防员下落的全过程应用动量定理可得mg(t1+t2)-t2=0-0,代入数据解得=6mg,故B正确。
针对练2.如图甲所示,质量为m=0.2 kg的弹性小球从地面上方某一高度由静止开始下落,弹起后上升到某一高度,小球与地面碰撞的时间忽略不计,规定竖直向下为正方向,此过程的v t图像如图乙所示,空气对小球的阻力大小恒为重力的0.5倍,下降的时间是上升时间的4倍,下降与上升的整个过程的平均速度为13 m/s,重力加速度g取10 m/s2,地面对小球的弹力远大于重力,下列说法正确的是( )
A.小球上升过程的运动时间为4 s
B.地面对小球的冲量为-14 N·s
C.小球落地时的速度为30 m/s
D.小球离地时的速度为-40 m/s
答案:B
解析:小球下降过程加速度a1=,根据牛顿第二定律得mg-0.5mg=ma1,小球上升过程加速度a2=,根据牛顿第二定律得mg+0.5mg=ma2,全过程的平均速度==13 m/s,解得v1=40 m/s,v2=-30 m/s,t=2 s,故小球上升过程的运动时间t1=t=2 s,小球落地时的速度和小球离地时的速度分别为v1=40 m/s,v2=-30 m/s,故A、C、D错误;小球与地面的作用过程,根据动量定理得I=FΔt=mv2-mv1=-14 N·s,故B正确。故选B。
学生用书第11页
知识点四 应用动量定理解决流体类“柱状模型”问题
流体及其特点
通常液体流、气体流等被广义地视为“流体”,质量具有连续性,通常已知密度ρ
分析步骤
1
建立“柱状模型”,沿流速v的方向选取一段柱形流体,其横截面积为S
2
微元研究,作用时间Δt内的一段柱形流体,对应的质量为Δm=ρSvΔt
3
建立方程,应用动量定理研究这段柱状流体
已知某人及飞行设备的总质量为120 kg,设发动机启动后将气流以6 000 m/s的恒定速度从喷口向下喷出,则当这人(及装备)悬浮在空中静止时,发动机每秒喷出气体的质量为(不考虑喷气对总质量的影响,取g=10 m/s2)( )
A.0.02 kg B.0.20 kg
C.0.50 kg D.5.00 kg
答案:B
解析:设人(及装备)对气体的平均作用力为F,根据牛顿第三定律可知,气体对人(及装备)的作用力的大小也等于F,对人(及装备),有F=Mg,设时间Δt内喷出的气体的质量为Δm,则对气体由动量定理得FΔt=Δmv,解得==,代入数据解得=0.2 kg/s,则发动机每秒喷出气体的质量为0.2 kg,故B正确,A、C、D错误。故选B。
针对练1.某高层建筑顶部一广告牌的面积S=25 m2,台风最大风速为20 m/s,已知空气密度ρ=1.30 kg/m3,假设空气吹到广告牌上后速度瞬间减为零,则该广告牌受到的最大风力为多大?
答案:1.3×104 N
解析:在极短时间Δt内,对空气,根据动量定理有-FmΔt=0-ρSvmΔt·vm
解得Fm=1.3×104 N
根据牛顿第三定律得,广告牌受到的最大风力为Fm′=Fm=1.3×104 N。
针对练2.水力采煤是利用高速水流冲击煤层而进行的。假如煤层受到2.0×106 N/m2的压强冲击即可被破碎,若高速水流沿水平方向冲击煤层,不考虑水的反向溅射作用,则冲击煤层的最小水流速度最接近( )
A.35 m/s B.40 m/s
C.45 m/s D.50 m/s
答案:C
解析:建立水柱模型,设水柱面积为S,由动量定理得FΔt=0-(ρSv0Δt)×(-v0),可得压强p==ρv02,代入数据解得v0≈45 m/s,故选C。
1.(2024·北京海淀区阶段练)如图所示,把茶杯压在一张白纸上,第一次用水平力迅速将白纸从茶杯下抽出;第二次以较慢的速度将白纸从茶杯下抽出。下列说法正确的是( )
A.第二次拉动白纸过程中,纸对茶杯的作用力小
B.第一次拉动白纸过程中,纸对茶杯的作用力小
C.第二次拉出白纸过程中,茶杯增加的动量大一些
D.第一次拉出白纸过程中,茶杯增加的动量大一些
答案:C
解析:两次拉动中,茶杯和纸之间均发生相对滑动,因此受到的均为滑动摩擦力,因压力不变,则由f=μN可知,两次拉动时纸给茶杯的摩擦力相同,A、B错误;第二次缓慢拉动白纸过程中,摩擦力作用时间长,则产生的冲量较大,根据动量定理可知,茶杯增加的动量大一些,C正确,D错误。
2.篮球运动员通常要伸出两臂迎接传来的篮球。接球时,两臂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
答案:B
解析:篮球运动员接球的过程中,手对球的冲量等于球的动量变化量,大小等于球入手时的动量,接球时,两臂随球迅速收缩至胸前,并没有减小球对手的冲量,也没有减小球的动量变化量,更没有减小球的动能变化量,而是延长了手与球的作用时间,从而减小了球对人的冲击力,B正确。
3. (2024·福建三明期末)如图所示,一弹簧正好处于自然长度,一质量为m的小球自A点(刚好与弹簧相接触,但无作用力)由静止开始往下运动,某时刻速度的大小为v,方向向下。经时间t,小球的速度方向变为向上,大小仍为v。忽略空气阻力,重力加速度为g,则在该运动过程中小球所受弹簧弹力的冲量( )
学生用书第12页
A.大小为2mv,方向向上
B.大小为2mv,方向向下
C.大小为2mv+mgt,方向向上
D.大小为2mv+mgt,方向向下
答案:C
解析:规定向上为正方向,根据动量定理得I=mv-(-mv),其中I=(-mg)t,则IF=t=2mv+mgt,方向向上,故选C。
4.(粤教版选择性必修第一册P11T1)一名80 kg的特技演员从一个距离地面5 m高的窗户跳出,触地瞬间他的速度是多少?若他落在一个大安全气垫上,在1.5 s后静止,这一过程中他感受到的平均作用力是多大?如果他直接落到地上呢?(假设碰撞时间t=0.01 s)哪种情况下特技演员受到的伤害大?(g取10 m/s2)
答案:10 m/s 1 333 N 直接落到地上的伤害大
解析:根据自由落体运动规律可知v2=2gh
解得v=10 m/s
规定向下为正方向,若他落在一个大安全气垫上,根据动量定理有mgt-Ft=0-mv
解得F=1 333 N
同理如果他直接落到地上有mgt′-F′t′=0-mv
解得F′=80 800 N
F′>F,故直接落到地上的伤害大。
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