内容正文:
2 动量定理
1
学习任务一 冲量
学习任务二 动量定理的理解和应用
随堂巩固
◆
◆
新课探究
课后习题
2
学习任务一 冲量
[教材链接]
阅读教材,完成下列填空.
冲量
(1) 定义:____与______________的乘积,即 .单位:______,符号_____.
(2) 意义:冲量反映了__________对______的累积效应.
(3) 方向:冲量也是矢量,为过程量,如果力的方向恒定,则冲量的方向与力的方
向______.
(4) 作用效果:使物体的______发生变化.
力
力的作用时间
牛秒
力的作用
时间
相同
动量
学习任务一
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【辨别明理】
(1) 作用在物体上的力很大,物体所受的冲量一定也很大.( )
×
(2) 作用在物体上的力的作用时间很短,物体所受的冲量一定很小.( )
×
(3) 作用在两个物体上的合力大小不同,但两个物体所受的冲量大小可能相同.
( )
√
(4) 只要力的作用时间和力的大小的乘积相同,物体所受的冲量一定相同.( )
×
学习任务一
4
例1 [2026·辽宁东北育才中学高二月考] 关于动量、冲量、动能,下列说法正确
的是( )
A.物体的冲量越大,表明受到的合外力越大
B.作用在静止物体上的力的冲量一定为零
C.物体受到合外力的冲量作用,则其动能一定变化
D.运动的物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的速度方向
√
学习任务一
5
[解析] 物体的冲量与合外力和作用时间有关系,冲量越大,也许是合外力很小
但作用时间很长,A错误;冲量由力与时间的乘积决定,即使物体静止,只要
力作用时间不为零,冲量就不为零,B错误;做匀速圆周运动的物体,受到合
外力的冲量作用,其动能不变,C错误;动量方向由速度方向决定,两者始终
相同,D正确.
学习任务一
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例2 如图所示,一个物体在与水平方向成 角的拉力 的
作用下,沿粗糙水平面做匀加速直线运动,经过时间 ,则
( )
A.拉力对物体的冲量大小为 B.拉力对物体的冲量大小为
C.摩擦力对物体的冲量大小为 D.合外力对物体的冲量大小为零
[解析] 拉力对物体的冲量大小为 ,A正确,B错误;由于物体做匀加速
直线运动,不是平衡状态,可知摩擦力的大小不等于 ,所以摩擦力对物
体的冲量大小不等于 ,C错误;由于物体做匀加速运动,故物体所受合
外力不为零,合外力对物体的冲量大小不为零,D错误.
√
学习任务一
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【要点总结】
冲量的计算需要注意以下两点
(1)恒力可直接用力与力的作用时间的乘积求解;
(2)若是变力,要根据力的特点求解,或者利用动量定理或图像法求解(见专题课);
(2)求合力冲量,可先求每个力的冲量,再求各力冲量的矢量和;或先求合力,再求
其冲量.
学习任务一
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学习任务二 动量定理的理解和应用
[教材链接]
阅读教材,完成下列填空.
1.动量定理
(1) 内容:物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的_________
___.
(2) 表达式:_______或 __________.
动量变化量
学习任务二
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[科学推理]
推导动量定理表达式:
如图所示,一个质量为的物体在光滑的水平面上受到向右的恒定外力 作用,经
过时间速度从变为 ,应用牛顿第二定律和运动学公式推导物体的动量变化量
与恒力及作用时间 的关系.
[答案] 这个物体在运动过程中的加速度,根据牛顿第二定律得 ,
联立解得,整理得,即 .若物
体受到变力作用,在极短时间内变力可“看作”恒力处理,
上式同样成立;因此无论物体受到什么力的作用,动量定
理均成立.
学习任务二
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角度一 用动量定理定性解释现象
例3 [2026·湖南师大附中高二月考] 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.事故中气囊对头部的冲量与头部对气囊的冲量相同
B.减少了碰撞前后司机动量的变化量
C.将司机的动能全部转换成汽车的动能
D.延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积
√
学习任务二
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[解析] 根据牛顿第三定律可知气囊对头部的力与头部对气囊的力大小相等、方
向相反,由 可知气囊对头部的冲量与头部对气囊的冲量大小相等、方向
相反,故A错误;由 可知司机动量的变化量由质量和速度变化量决定,
碰撞后司机的速度最终减小为零,速度变化量与碰撞时间无关,安全气囊不会
改变动量变化量,故B错误;碰撞中动能主要通过形变和热能耗散,而非全部
转换成汽车动能,故C错误;安全气囊通过延长受力时间减小冲击力,同时增
大受力面积,减小了单位面积上受到的力,故D正确.
学习任务二
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变式 [2026·江苏天一中学高二月考] 如图甲、乙所示,在码头和船边悬挂有旧
轮胎,船以某一速度靠近并停靠在码头上.关于轮胎的作用,下列说法正确的是
( )
甲
乙
A.可以增大船与码头间的作用力
B.可以增大船停靠过程的时间
C.可以增大船停靠过程中的动能变化量
D.可以增大船停靠过程中的动量变化量
√
学习任务二
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[解析] 轮胎可以起到缓冲作用,延长轮船与码头碰撞过程中的作用时间,从而
减小轮船因碰撞受到的作用力,A错误,B正确;轮船靠岸与码头碰撞的过程,
轮船的初末速度不会受轮胎影响,轮船的动量变化量相同,动能变化量也相同,
C、D错误.
甲
乙
学习任务二
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【要点总结】
动量定理的理解
(1)动量定理不仅适用于恒力,也适用于随时间变化的作用力.这种情况下,动量定
理中的力 应理解为变力在作用时间内的平均值.
(2)动量定理的表达式 是矢量式,运用动量定理解题时,要注意
规定正方向.公式中的 是物体或系统所受的合力.
(3)动量定理不仅适用于宏观物体的低速运动,微观粒子的高速运动同样适用.
学习任务二
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角度二 用动量定理定量计算
动量定理应用的基本程序:
(1)确定研究对象
(2)对研究对象进行受力分析,求合力冲量.
(3)抓住过程的初、末状态,选好正方向,确定各动量和冲量的正、负号,注意分
析速度时一定要选取同一个参考系.
(4)根据动量定理列方程,如有必要还需要补充其他方程,最后代入数据求解.
学习任务二
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例4 [2026·江苏前黄高级中学高二月考] 如图所示是一个蹦床,一名质量为
的学生从离水平网面 的高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离
水平网面 的高处.已知该学生从下落到返回最高点的整个过程所用时间为
,不计空气阻力,重力加速度取 .
(1) 求该同学刚接触网时和离开网时的动量;
[答案] ,方向竖直向下 ,
方向竖直向上
学习任务二
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[解析] 该同学刚接触网时的速度大小为,由运动学公式得
解得
该同学接触网时的动量大小为 ,方向竖直向下
该同学离开网瞬间的速度大小为,由运动学公式得
解得
该同学离开网时的动量大小为
,方向竖直向上
学习任务二
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(2) 求网对该同学的平均作用力大小;
[答案]
[解析] 该同学下落时间为
该同学上升时间为
该同学接触网的时间为
设网对该同学的平均作用力大小为 ,由动量定理,
有
解得
学习任务二
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(3) 网对该同学做功为多少?
[答案]
[解析] 网对该同学做功,根据动能定理得
解得
学习任务二
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例5 如图所示,用的铁锤钉钉子.打击前铁锤的速度为 ,打击后铁锤
的速度变为0,设打击时间为,取 .
(1) 不计铁锤所受的重力,铁锤钉钉子的平均作用力是多大?
[答案]
[解析] 若不计铁锤所受的重力,打击时,铁锤受到钉子对铁锤竖直向上的弹力,
打击后铁锤的速度为0,设竖直向下为正方向,根据动量定理有
解得
由牛顿第三定律知铁锤钉钉子的平均作用力大小为
学习任务二
21
(2) 考虑铁锤所受的重力,铁锤钉钉子的平均作用力是多大?
[答案]
[解析] 若考虑铁锤所受的重力,则有
解得
由牛顿第三定律知铁锤钉钉子的平均作用力大小为
学习任务二
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拓展延伸 你分析一下,在计算铁锤钉钉子的平均作用力时,在什么情况下可以
不计铁锤所受的重力.
[答案] 打击时间很短
[解析] 从前两问的解答可以看出,当打击时间很短时,铁锤所受的重力可以忽
略不计.
学习任务二
23
1.(冲量与动量)某物体在一段运动过程中受到的冲量为 ,则( )
A.物体的初动量方向一定与这个冲量方向相反
B.物体的末动量一定是负值
C.物体的动量一定减小
D.物体动量的变化量的方向一定与所规定的正方向相反
[解析] 冲量是矢量,其数值前的负号表示与规定的正方向相反,由动量定理知,冲
量等于动量的变化量,故A、B、C错误,D正确.
√
随 堂 巩 固
24
2.(动量定理解释现象)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
[解析] 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人脚与地面相互作用的时间,根据
动量定理可知,减小了人脚与地面的作用力,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.
√
随 堂 巩 固
25
3.(动量定理的应用)[2025·重庆巴蜀中学高二月考] 高空抛物是一种会带来社会
危害的不文明行为,不起眼的物品从高空落下就可能致人伤亡.某小区的监控摄
像头录像显示,一花盆从距离地面 高的阳台上掉下,落地时与地面作用时
间为,假设花盆质量为 且掉下时无初速度,与地面作用后不反弹,重
力加速度取 ,不计空气阻力.则花盆落地时对地面的平均作用力大小为
( )
A. B. C. D.
√
随 堂 巩 固
26
[解析] 花盆做自由落体运动,则有 ,解得落地前瞬间的速度大小为
,取向上为正方向,花盆与地面作用
过程中,根据动量定理有,代入数据解得 ,
根据牛顿第三定律可知,花盆落地时对地面的平均作用力大小为 ,故选B.
随 堂 巩 固
27
课后习题
28
知识点一 冲量 合力的冲量
1.冲量的单位用国际单位制中基本单位表示正确的是( )
A. B. C. D.
[解析] 由可知,冲量的单位可以为,由牛顿第二定律得 ,力
的单位也可以为,则冲量的单位也可以为 ,本题要求用基本
单位表示,故B正确,A、C、D错误.
√
课 后 习 题
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2.关于冲量,下列说法中正确的是( )
A.作用在物体上的力越大,力的冲量越大
B.力的作用时间越长,冲量越大
C.冲量是矢量
D.物体静止不动,受到重力的冲量为零
[解析] 由冲量的定义式 可知,力的冲量大小与力和时间有关,则作用在
物体上的力越大,力的冲量不一定越大,力的作用时间越长,冲量不一定越大,
故A、B错误;由冲量的定义式 可知,冲量是矢量,方向与力的方向相同,
故C正确;由冲量的定义式 可知,只要有力且作用了一段时间,冲量就不
会为零,故D错误.
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3.[2025·安徽芜湖高二期末] 如图所示,一个物体静止在水平地面上,受到与水
平方向成角的恒定拉力作用时间 后,物体仍保持静止.现有以下看法,你认
为看法正确的是( )
A.物体所受拉力的冲量大小是
B.物体所受摩擦力的冲量大小为0
C.物体所受拉力 的冲量方向水平向右
D.物体所受合力的冲量大小为0
[解析] 物体所受拉力的冲量大小是,方向与的方向相同且与水平方向成
角,故A、C错误;根据平衡条件可知,物体所受摩擦力不为零,故摩擦力的冲
量不为零,故B错误;物体所受合力为零,故合力的冲量大小为0,故D正确.
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知识点二 用动量定理定性解释现象
4.下面列举的装置各有其一定的道理,其中不能用动量定理进行解释的是( )
A.运输玻璃器皿等易碎品时,在器皿的四周总是垫着碎纸或海绵等柔软、有弹
性的垫衬物
B.建筑工人戴的安全帽内有帆布垫,把头和帽子的外壳隔开一定的空间
C.热水瓶胆做成双层,且把两层中间的空气抽去
D.跳高运动中的垫子总是十分松软的
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[解析] 运输玻璃器皿等易碎品时,在器皿的四周总是垫着碎纸或海绵等柔软、
有弹性的垫衬物可以延长作用时间,从而减小冲击力,可以用动量定理解释,
A正确; 建筑工人戴的安全帽内有帆布垫,把头和帽子的外壳隔开一定的空间
是为了延长作用时间,从而减小冲击力,可以用动量定理解释,B正确; 热水
瓶胆做成双层,且把两层中间的空气抽去是为了保暖,不是为了减小冲击力,
不能用动量定理解释,C错误; 跳高运动中的垫子总是十分松软,可以延长作
用时间,从而减小冲力,可以用动量定理解释,D正确.
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5.[2025·黑龙江哈尔滨九中高二月考] 安全带是汽车行驶过程中生命安全的保障
带.如图所示,在汽车正面碰撞测试中,汽车以 的速度发生碰撞.车内假
人的质量为,使用安全带时假人用时停下;不使用安全带时用时
停下.以下说法正确的是( )
A.两次碰撞过程中,假人的动量变化量一定不同
B.安全带的作用是延长冲击力作用时间,减小冲击力大小
C.安全带的作用是减小假人受到的冲量
D.安全带的作用是增大假人受到的冲量
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[解析] 两次碰撞过程中,假人的初动量相同,末动量均为0,所以假人的动量
变化量相同,故A错误;由于两次碰撞过程中,假人的动量变化量相同,根据
动量定理可知,两次碰撞过程中,假人受到的冲量相同,根据动量定理可得
,由于使用安全带时作用时间较长,假人受到的作用力较小,所以安全
带的作用是延长冲击力作用时间,减小冲击力大小,
故B正确,C、D错误.
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6.[2026·山东省实验中学高二月考] 一个笔帽竖立于放在水平桌面的纸条上,将
纸条从笔帽下抽出时,如果缓慢拉动纸条笔帽必倒;若快速拉纸条,笔帽可能
不倒,以下说法中正确的是( )
A.缓慢拉动纸条时,笔帽受到冲量小
B.缓慢拉动纸条时,纸对笔帽水平作用力大,笔帽必倒
C.快速拉动纸条时,笔帽受到冲量小
D.快速拉动纸条时,纸条对笔帽水平作用力小
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[解析] 抽动纸条时,笔帽受到的是滑动摩擦力,故不论快抽还是慢抽,笔帽受到
的摩擦力均相等,故B、D错误;在快速抽动时,纸条与笔帽作用时间短,则摩擦
力产生的冲量要小,缓慢拉动纸条时,笔帽受到的冲量较大,故A错误,C正确.
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知识点三 动量定理的有关计算
7.如图所示,足球场上,守门员会戴着厚厚的手套向水平飞奔而来的球扑去,
使球停下,关于此过程守门员戴手套的作用,以下分析正确的是( )
A.减小球的平均作用力 B.增大手受到球的冲量
C.球受到的动量变大 D.使球的加速度变大
[解析] 守门员会戴着厚厚的手套向水平飞奔而来的球扑去,这样可以增加球与
手接触的时间,根据动量定理得,可得 ,当时间增大时,
冲量和动量的变化量都不变,可减小动量的变化率,即减小球对手的平均作用
力,A正确,B、C、D错误.
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8.跳水运动员从起跳到落水过程中,运动员从最高点到入水前的运动过程记为Ⅰ,
运动员入水后到最低点的运动过程记为Ⅱ,忽略空气阻力,则运动员( )
A.过程Ⅰ的动量变化量等于零
B.过程Ⅱ的合力冲量等于零
C.过程Ⅰ的动量变化量等于重力的冲量
D.过程Ⅱ的动量变化量等于重力的冲量
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[解析] 过程Ⅰ中,最高点运动员有水平方向的速度,入水前有向下的速度,故过
程Ⅰ中动量的变化量不等于0,故A错误;过程Ⅱ中,入水前运动员有向下的速度,
到最低点时速度为0,由动量定理可知,过程Ⅱ中动量的变化量不等于0,故B错
误;过程Ⅰ中,运动员只受重力,由动量定理得 ,所以过程Ⅰ中
动量变化量等于重力的冲量,故C正确;过程Ⅱ中,运动员受重力和水的阻力,
由动量定理可知,动量变化量等于重力的冲量和水的作用力的冲量的矢量和,
故D错误.
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9.[2025·浙江余姚中学高二期末] 如图所示,不可伸长的轻绳一端悬挂在天花板
上的点,另一端系着质量为的小球,给小球一定的速度 ,使之在水平面内
做周期为 的匀速圆周运动.不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.小球运动半周的过程中,动量不变
B.小球运动半周的过程中,合力的冲量大小为
C.小球运动一周的过程中,重力的冲量为零
D.小球运动一周的过程中,拉力的冲量为零
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[解析] 小球运动半周的过程中,小球动量的变化量为 ,
根据动量定理 ,可知A错误,B正确;小球运动一周的过程中,
重力的冲量大小为 ,C错误;小球运动一周的过程中,小球
动量的变化量为零,又由动量定理,得 ,D错误.
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10.[2025·河南南阳高二期末] 某质量为 的机器人(视为质点)进行翻跟头
表演.机器人从静止竖直向上起跳,上升的最大高度为 .忽略空气阻力,
重力加速度大小取 .机器人在起跳过程中,下列说法正确的是( )
A.地面对机器人的冲量大小为
B.地面对机器人的冲量大小为
C.机器人受到的合力产生的冲量大小为
D.机器人受到的合力产生的冲量大小为
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[解析] 根据竖直上抛运动规律得,解得 ,根据动量定理,
有 ,故C正确,D错误;地面对机器人的冲量为支持力的冲量,
设为,则,即,其中 为起跳时间,由
于题目未提供,故无法计算 的具体值,故A、B错误.
课 后 习 题
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11.[2026·湖北夷陵中学高二月考] 如图所示,质量为的滑块沿倾角为 的固定
斜面向上滑动,经过时间 ,滑块的速度变为零且立即开始下滑,又经过时间
回到斜面底端.滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为,重力加速度为 .
在整个运动过程中,下列说法正确的是(沿斜面向上的方向为正方向)( )
A.重力对滑块的总冲量为
B.合外力的冲量为0
C.摩擦力的总冲量为
D.支持力对滑块的总冲量为
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[解析] 根据冲量的定义知,重力对滑块的总冲量为 ,故A错误;
滑块在滑上又滑下过程中,摩擦力一直做负功,所以在相同高度处上滑的速度
大于下滑速度,开始滑块的动量沿斜面向上,最后滑块的动量沿斜面向下,因
此全过程中,动量变化量不为零,根据动量定理可知 ,
合外力的冲量不为0,故B错误;滑块向上滑动时摩擦力方向沿斜面向下,滑块
向下滑动时摩擦力方向沿斜面向上,以沿斜面向上为正方向,则摩擦力的总冲
量为 ,故C正确;将重力按照垂直斜面和平行于斜
面分解,可得支持力 ,支持力对滑块的总冲量
为 ,故D错误.
课 后 习 题
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12.(10分)海鸥捕到外壳坚硬的鸟蛤(贝类动物)后,有时会飞到空中将它丢下,利
用地面的冲击打碎硬壳.一只海鸥叼着质量的鸟蛤,在 的高
度、以 的水平速度飞行时,松开嘴巴让鸟蛤落到水平地面上.重力加
速度取,忽略空气阻力.若鸟蛤与地面的碰撞时间 ,碰后
速度为0,求碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力大小.(碰撞过程中不计重力)
[答案]
课 后 习 题
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[解析] 根据机械能守恒定律可得
解得鸟蛤碰撞地面前瞬间速度大小为
碰撞过程,根据动量定理可得
解得碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力大小为
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13.(16分)[2026·贵州贵阳一中高二月考] 如图所示,长
为的轻绳一端固定于光滑水平桌面上的 点,另一端固
定有可视为质点、质量为的小球.小球绕 点在水平桌
面上做角速度为的匀速圆周运动,圆周上的、 点连
线过点,重力加速度大小为.对于小球从 点至第一次
运动到 点的过程,求:
课 后 习 题
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(1) (8分)该过程中重力对小球的冲量大小 ;
[答案]
[解析] 小球从点至第一次运动到点的过程,所用时间为
则该过程中重力对小球的冲量大小为
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(2) (8分)该过程中轻绳上的拉力对小球的冲量大小 .
[答案]
[解析] 小球的线速度大小为
该过程中小球的动量变化量大小为
根据动量定理可知该过程中轻绳上的拉力对小球的冲量大小为
课 后 习 题
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