内容正文:
一、动量 动量定理
第二部分 新知预习
一、动量 动量定理
1.冲量
(1)定义:力F与力的作用时间t的________。
(2)定义式:I=________。
(3)单位:________。
(4)方向:恒力作用时,与力的方向________。
(5)物理意义:是一个过程量,表示力在__________上积累的作用效果。
2.动量定理
(1)内容:物体所受__________________等于物体的________。
(2)表达式
(3)矢量性:动量变化量方向与________的方向相同,可以在某一方向上用动量定理。
1.(2025·北京期中)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.对碰撞前后司机动量的变化量不起作用
C.将司机的动能全部转换成汽车的动能
D.安全气囊的作用主要体现在增大了司机的受力面积
2.蹦极是一项富有挑战性的运动,运动员将弹性绳的一端系在身上,另一端固定在高处,然后运动员从高处跳下,如图所示。图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置,c点是运动员所到达的最低点。在运动员从a点到c点的运动过程中,忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
A.运动员的速度一直增大
B.运动员始终处于失重状态
C.人的动量最大时,绳对人的拉力等于人所受的重力
D.运动员克服弹力做的功等于重力对运动员做的功
3.(2025·福建莆田期中)一位质量为m的女排运动员从静止下蹲状态向上起跳,经Δt时间,身体伸直并刚好离开地面,速度为v,在此过程中(重力加速度大小为g)( )
A.地面对她的冲量大小为mv
B.地面对她的冲量大小为mv+mgΔt
C.地面对她平均作用力大小为
D.地面对她平均作用力大小为-mg
4.(2025·广东佛山期中)篮球比赛开始前,裁判一般会用反弹测试法测试篮球的充气情况。在某次测试中,裁判让一篮球从1.8 m 高处自由下落,经1.2 s后篮球反弹到最高点,最高点的高度为1.25 m,篮球的质量m=0.6 kg,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力。则篮球对地面的平均作用力大小为( )
A.12 N B.60 N
C.66 N D.72 N
5.减震性跑步鞋通常有较柔软且弹性好的夹层鞋底帮助足部减震。如图是某国产品牌跑鞋结构示意图,关于减震的分析下列说法正确的是( )
A.减震跑步鞋减小了脚掌受力时间
B.减震跑步鞋减小了人脚与地面作用前后动量的变化量
C.减震跑步鞋减小了人脚与地面作用过程的作用力
D.减震跑步鞋减震部分吸收的能量不能再释放出来
6.(多选)有些手机族喜欢躺着看手机,(如图所示)偶尔会出现手机滑落砸到脸的情况。若某手机(可视为质点)的质量为200 g,从距人脸上方约20 cm的高度与地面平行无初速掉落,砸到脸后经0.1 s手机停止运动。忽略空气阻力,取重力加速度g=10 m/s2,下列分析正确的是( )
A.脸受到的平均撞击力大小约为6 N
B.脸受到的平均撞击力大小约为4 N
C.全过程手机重力的冲量大小约为0.6 N·s
D.全过程手机重力的冲量大小约为0.4 N·s
7.(2025·天津河西期中)光滑水平地面上,质量为1 kg的物体在合外力F的作用下从静止开始运动,F随时间t变化的关系如图所示,2 s末物体运动的速度大小为( )
A.2 m/s B.4 m/s
C.6 m/s D.8 m/s
8.(2025·黑龙江哈尔滨模拟)一个质量为1 kg 的小球从高h处自由下落,落地瞬间速度v1=6 m/s,再以v2=4 m/s的速度反向弹回。(g=10 m/s2)
(1)求下落过程中重力的冲量;
(2)求落地瞬间的动量;
(3)求小球与地面碰撞前后的动量变化量;
(4)考虑小球的重力,当小球与地面的作用时间为Δt=0.2 s时,求小球受到的地面的平均作用力。
第二部分 新知预习
一、动量 动量定理 答案
[知识梳理]
1.(1)乘积 (2)Ft (3)N·s (4)相同 (5)时间
2.(1)合外力的冲量 动量的变化量 (2)p′-p
(3)合力
[知能演练]
1.B 安全气囊使人体受力面积变大,减小了司机单位面积的受力大小,选项A错误;对碰撞前后司机动量的变化量是一定的,则安全气囊不改变司机动量的变化量,选项B正确;将司机的动能转化为气囊的弹性势能等,没有全部转化为汽车的动能,选项C错误;安全气囊的作用主要体现在增大了司机的受力时间,在动量变化一定时可减小司机受力的大小,选项D错误。
2.C
3.B 设向上为正方向,则由动量定理(F-mg)Δt=mv,FΔt=mv+mgΔt,即地面对她的冲量大小为mv+mgΔt,选项A错误,B正确;地面对她平均作用力大小为F=+mg,选项C、D错误。
4.D 根据位移—时间公式可得h1=gt,h2=gt,解得t1=0.6 s,t2=0.5 s,则可知篮球与地面作用的时间为Δt=t-t1-t2=0.1 s;根据速度—时间公式可得v1=gt1=6 m/s,v2=gt2=5 m/s,根据动量定理,取向上为正方向,可得(F-mg)Δt=mv2-(-mv1),代入数据解得F=72 N,根据牛顿第三定律可知,篮球对地面的平均作用力大小F′=F=72 N,故选D。
5.C 脚在落地前的速度大小相等,脚落地后最后的速度均为零,说明动量的变化量一定相等;减震跑步鞋主要是延长了与人相互作用的时间,根据动量定理可知,减小了人与地面的作用力,且弹性较好,吸收的部分能量可再次回弹给跑步者,故A、B、D错误,C正确。
6.AC 由题意知砸到脸前一瞬间手机速度为:
v== m/s=2 m/s。
故由动量定理有(F-mg)t=mv-0,
解得F=6 N,故A正确,B错误;
手机下落时间为t1== s=0.2 s。
故全过程手机重力的冲量大小为:
I=mg(t1+t)=0.2×10×(0.2+0.1) N·s=0.6 N·s,所以C正确,D错误。故选AC。
7.B Ft图线与横轴围成的面积表示力的冲量,结合图像,0到2 s内,根据动量定理有I=(2×1-1×6)N·s=mv-0,代入题中数据,解得2 s末物体运动的速度大小=4 m/s,故选B。
8.解析 (1)根据自由落体运动速度公式v1=gt得t=0.6 s,冲量IG=mgt=6 N·s,方向竖直向下。
(2)落地瞬间的动量大小为p=mv1=6 kg·m/s,方向竖直向下。
(3)设竖直向上为正方向,小球与地面碰撞前后的动量变化量为Δp=mv2-(-mv1)=10 kg·m/s,方向竖直向上。
(4)小球与地面作用过程,根据动量定理可得(-mg)Δt=mv2-(-mv1)
解得小球受到地面的平均作用力大小为=60 N,方向竖直向上。
答案 (1)6 N·s,方向竖直向下
(2)6 kg·m/s,方向竖直向下
(3)10 kg·m/s,方向竖直向上
(4)60 N,方向竖直向上
学科网(北京)股份有限公司
$