中考物理复习初高中知识衔接分类汇编专题09动量及冲量 4页

1 专题 09 动量及冲量 1、（2018 贵阳适应性卷）体育课上老师告诉同学们：起跳投篮后为了防止落地脚受伤，脚 尖要先着地，脚跟再与地面接触（如图所示）．爱思考的小刚提出了疑惑，为什么不能是脚 掌直接着地呢？为此，他请教了物理老师。 老师解释道：让脚尖先着地能够对人起到缓冲作用，从而减小落地时地面对脚的伤害。我们 可以利用以下这个关系式来解释这个问题：从脚尖着地到整个脚掌静止在水平地面上的这个 过程满足 F 合 t＝m·Δv（其中 F 合为物体受到外力的合力，t 为力作用的时间，m 为物体的 质量，Δv 为速度的变化量），通过对公式的分析、计算便能解答你的疑惑， 请你回答下列问题： （1）若小刚的质量为 50 kg，则他受到的重力是多大？（取 g＝10 N/kg） （2）若小刚从地面跳到 0.4 m 的空中，这一过程他需要克服重力做多少功？ （3）若小刚从空中竖直落回水平地面，两脚尖同时着地时的速度为 3.5 m/s，从脚尖着地 到整个脚掌静止在地面上耗时 0.2 s，则这个过程中小刚受到地面对他的作用力是多大？（设 该作用力是恒力，不计空气阻力） （4）如果是脚掌直接着地，地面对脚作用的时间更短暂，脚受伤的几率将会增加。请你利 用上述关系式分析解释脚掌直接着地容易受伤的原因． 解析：（1）重力 NG 500mg  ； （2）克服重力做功 JGhWG 200 ； （3）取向下为正方向，根据动量定理得 mvtFG  0)( ，即 mvtGF  )( 解得：F=375N （4）由 mvtGF  )( 可知：当脚掌直接着地时，地面对脚作用的时间 t 更小，地面对脚 的作用力 更大，所以脚掌直接着地时容易受伤的。 故答案为：（1）500N；（2）200J；（3）375N；（4）见解析 2 2、王椿钰同学上在阅读物理课外读物时学习了一个新的知识----冲量，它是一个过程量， 一个恒力的冲量指的是这个力钰起作用时间的乘积，计算公式为 FtI  。水平地面上有一 块密度 0.5×103kg/m3、高 1.2m 的长方体木块．小林用水平推力 F 把木块向前推动，此过程 中，推力 F 和木块前进的速度 v 的大小随时间 t 的变化情况分别如图甲、乙所示．求： （1）木块静止时对地面的压强； （2）在 3～5s 内，推力对木块所做的功； （3）请在图 2 丙中，画出 0～6s 内木块所受的摩擦力 f 随时间 t 变化的图线； （4）木块在 1-6s 内的摩擦力的冲量。 解析：（1）木块放在水平桌面上，根据压力大小等于重力大小， G=mg= Vg S FP N = mkgNmkgghs shg 2.1/10/105.0 33   =6000Pa； （2）由 乙 图 可 知 ， 3 ～ 5s 运 动 的 路 程 vts  = mssm 22/1  ， 根 据  FsW 200N J400m2  ； （3）由图丙可知，用 200N 的水平推力能使木箱匀速前进说明此时木箱所受的摩擦力和推力 是水平方向上的一对平衡力，摩擦力等于推力等于 200N。 木箱在 1～3s 内做加速运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力，滑动摩擦力与推力大小无关，物 体间接触面与物体间压力不变，物体受到的滑动摩擦力不变，则 1s～3s 木箱受到的摩擦力 大小为 200N。 在 0～1s 内物体没有移动，处于静止状态，摩擦力与推力相平衡，即此时摩擦力为 100N， 图象如下图： 3 ； （4）由（3）可知，1-6s 的摩擦力为 200N，根据 FtI  =200N sN  1000s5 。 3、小明在打台球时，发现当一个球撞击另一个球时，被撞小球差不多以相同的速度沿原方 向运动，小明觉得很神奇，于是回到学校咨询物理汪老师。老师告诉他一下的知识。 知识点一：运动物体的质量和速度的乘积叫物体的动量，表达式为 mvP  ，已知动量是矢 量（矢量含义：有方向，有大小，在研究直线运动时，因规定正方向，若速度与规定正方向 相同时，该动量为正则， mvP  。若速度相反是，该动量为负则 mvP - ）。 知识点二：如果运动过程中系统不受外力或所受外力之和为零，则系统总动量守恒，用公式 ' 2 ' 2 '' 12211m vmvmvmv  ，（其中 21vv 表示撞击前物体的速度， ' 2 ' 1 vv 表示碰撞后的物体 的速度）。 如图甲所示，在光滑水平面上的两个小球发生正碰，小球的质量分别为 1m 和 2m ，图乙为它 们碰撞前后的 x−t 图象。已知 1m =0.1kg.由此可以判断 （1）请描述碰撞前碰前 1m 和 2m 的运动情况？ （2）碰后 1m 和 2m 的速度分别是多少，动量分别是多少？由动量守恒定律，请计算出 2m 的 质量？ 解析：（1）由乙图的 x-t 图像可知 1m 为匀速运动，速度 1v = sms m t s /42 8  ； 2m 静止，速 度 smv /02  ； （2）由（1）可知 1m 、 2m 的速度， 1m 的动量 1P = 1m 1v =4m/s  0.1kg=0.4kg  m/s， 4 1P = 1m 1v =0m/s  2m =0kg  m/s；由乙图可知，碰撞后 1m 、 2m 的速度分别是 21vv ， m/s2s4 m8' 1 v smtv /2s' 2  。以 1m 的碰撞前速度方向为正方向， 1m 碰撞后的速度方 向与碰撞前相反， 2m 碰撞后的速度方向与碰撞前相同，所以 m/s2-' 1 v ； smv /2' 2  ，由 碰撞前后系统动量守恒，将 1m 、 2m 看成一个整体，由 ' 2 ' 2 '' 12211m vmvmvmv  可得 4m/s 0.1kg+ 2m  sm/0 =0.1kg-2m/s+ 2m  2m/s 可以推出 2m =0.3kg。