人教版高中物理第1课时　力学中的动量和能量问题.docx

专题三　动量和能量
第1课时　力学中的动量和能量问题
专题
复****定位
解决问题
本专题主要培养学生应用动量定理、动量守恒定律、动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律分析与解决力学综合问题的能力。
高考重点
动量定理和动量守恒定律的理解和应用；应用动量和能量观点解决“碰撞模型”“板—块模型”和“爆炸与反冲运动模型”问题。
题型难度
本专题选择题和计算题都有可能命题，选择题一般考查动量定理的应用、动量守恒定律的应用，有时候也会对动量和动能、动量定理和动能定理进行比较考查，题目一般较简单；针对综合性计算题的考查，一般过程复杂，综合性强，难度较大。
1.动量定理
(1)公式：Ft＝p′－p，除表明等号两边大小、方向的关系外，还说明了两边的因果关系，即合外力的冲量是动量变化的原因。
(2)意义：动量定理说明的是合外力的冲量与动量变化的关系，反映了力对时间的累积效果，与物体的初、末动量无必然联系。动量变化的方向与合外力的冲量方向相同，而物体在某一时刻的动量方向跟合外力的冲量方向无必然联系。
2.动量守恒定律
(1)内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。
(2)表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′或p＝p′(系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p′)，或Δp＝0(系统总动量的变化量为零)，或Δp1＝－Δp2(相互作用的两个物体组成的系统，两物体动量的变化量大小相等、方向相反)。
(3)守恒条件
①系统不受外力或系统虽受外力但所受外力的合力为零。
②系统所受外力的合力不为零，但在某一方向上系统受到的合力为零，则系统在该方向上动量守恒。
③系统虽受外力，但外力远小于内力且作用时间极短，如碰撞、爆炸过程。
3.解决力学问题的三大观点
(1)力的观点：主要是牛顿运动定律和运动学公式相结合，常涉及物体的受力、加速度或匀变速运动的问题。
(2)动量的观点：主要应用动量定理或动量守恒定律求解，常涉及物体的受力和时间问题，以及相互作用物体的问题。
(3)能量的观点：在涉及单个物体的受力和位移问题时，常用动能定理分析；在涉及系统内能量的转化问题时，常用能量守恒定律。
1.力学规律的选用原则
(1)单个物体：宜选用动量定理、动能定理和牛顿运动定律。若其中涉及时间的问题，应选用动量定理；若涉及位移的问题，应选用动能定理；若涉及加速度的问题，只能选用牛顿第二定律。
(2)多个物体组成的系统：优先考虑两个守恒定律，若涉及碰撞、爆炸、反冲等问题，应选用动量守恒定律，然后再根据能量关系分析解决。
2.系统化思维方法
(1)对多个物理过程进行整体分析，即把几个过程合为一个过程来处理，如用动量守恒定律解决比较复杂的运动。
(2)对多个研究对象进行整体分析，即把两个或两个以上的独立物体合为一个整体进行考虑，如应用动量守恒定律时，就是把多个物体看成一个整体(或系统)。
高考题型1　动量定理和动量守恒定律的应用
类型1　动量定理的应用
【例1】 (2021·广东省高考模拟)由我国自主研发制造的世界上最大的海上风电机SL5000，它的机舱上可以起降直升机，叶片直径128米，风轮高度超过40层楼，是世界风电制造业的一个奇迹。风速为12 m/s时发电机满载发电，风通过发电机
后速度减为11 m/s，已知空气的密度为1.3 kg/m3，则风受到的平均阻力约为(　　)
A.4.0×104 N B.2.0×105 N
C.2.2×106 N D.4.4×106 N
答案　B
解析　叶片d＝128 m，所以叶片旋转所形成的圆面积为S＝，设t秒内流过该圆面积的风柱体积为V＝Sv1t＝，风柱的质量为m＝ρV，设风柱受到的平均阻力为f，取v1的方向为正方向，故v1＝12 m/s，v2＝11 m/s，根据动量定理有－ft＝mv2－mv1，代入数据解得f＝2.0×105 N，故选项B正确。
【拓展训练1】 (多选)(2021·全国乙卷，19)水平桌面上，一质量为m的物体在水平恒力F拉动下从静止开始运动。物体通过的路程等于s0时，速度的大小为v0，此时撤去F，物体继续滑行2s0的路程后停止运动。重力加速度大小为g。则(　　)
A.在此过程中F所做的功为mv
B. 在此过程中F的冲量大小等于mv0
C.物体与桌面间的动摩擦因数等于
D.F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2倍
答案　BC
解析　未撤去F前，摩擦力做负功，根据动能定理有WF－fs0＝mv，可知，F所做的功一定大于mv，A错误；对于整个运动过程，根据动能定理有Fs0－f·3s0＝0，解得F＝3f，D错误；撤去F后的运动过程中，根据动能定理有－μmg·2s0＝0－mv，解得μ＝