高考中“动量”是力学中的重要内容,属于高中物理的重点和难点之一。它通常出现在选择题、填空题或计算题中,尤其是与能量、动量守恒结合的综合题。下面我来详细说明高考中动量的常见考点和考查方式。
一、动量的基本概念
1. 动量(Momentum)
定义:物体的质量与其速度的乘积,即 $ p = mv $
单位:kg·m/s
是矢量,方向与速度方向相同
2. 冲量(Impulse)
定义:力与作用时间的乘积,即 $ I = FDelta t $
单位:N·s
是矢量,方向与力的方向相同
二、动量定理(ImpulseMomentum Theorem)
公式:
$$
FDelta t = Delta p = p_f p_i
$$
考查方式:
判断物体在某个时间段内的动量变化
计算平均力、作用时间等
结合图像(如Ft图)求冲量
三、动量守恒定律(Conservation of Momentum)
条件:
系统所受的合外力为零
或者系统所受的外力远小于内力(如碰撞、爆炸等)
公式:
$$
m_1v_1 + m_2v_2 = m_1v_1' + m_2v_2'
$$
常见题型:
1. 完全弹性碰撞(动量守恒 + 动能守恒)
2. 完全非弹性碰撞(动量守恒,动能不守恒)
3. 爆炸类问题(系统动量守恒)
4. 人船模型(人和船组成的系统动量守恒)
四、高考中动量的典型题型
1. 选择题 / 填空题
考查动量、冲量、动量定理的理解
如:判断动量是否守恒、冲量大小、动量变化方向等
示例:
> 一个质量为 $ m $ 的物体以速度 $ v $ 运动,受到一个恒力 $ F $ 作用一段时间 $ t $,则其动量的变化量为( )
A. $ Ft $
B. $ frac{F}{t} $
C. $ frac{Ft}{m} $
D. $ frac{mv}{F} $
✅ 正确答案:A(根据动量定理)
2. 计算题 / 综合题(常考)
题型一:碰撞问题(动量守恒 + 能量守恒)
示例:
> 质量为 $ m_1 = 2 , text{kg} $ 的小球以速度 $ v_1 = 5 , text{m/s} $ 向右运动,与质量为 $ m_2 = 3 , text{kg} $ 的静止小球发生正碰,若碰撞后两球粘在一起运动,求它们的共同速度。
解法:
$$
m_1v_1 + m_2v_2 = (m_1 + m_2)v
$$
$$
2 times 5 + 3 times 0 = (2 + 3) times v
$$
$$
v = frac{10}{5} = 2 , text{m/s}
$$
题型二:人船模型(动量守恒)
示例:
> 一个人站在静止的小船上,质量为 $ M $,船的质量为 $ m $,当人从船头走向船尾时,船向相反方向移动。已知人相对于船的速度为 $ v $,求船的速度。
解法:
设人对地的速度为 $ v' $,船对地的速度为 $ V $,由于系统动量守恒:
$$
m_{text{人}}(v') + m_{text{船}}(V) = 0
$$
又因为人相对于船的速度为 $ v $,即 $ v' = V + v $,代入得:
$$
m(V + v) + M V = 0
$$
$$
(m + M)V = mv
$$
$$
V = frac{mv}{m + M}
$$
题型三:火箭推进(动量守恒)
示例:
> 一个火箭在太空中喷出气体,质量为 $ m $,速度为 $ u $,求火箭获得的速度 $ v $。
解法:
初始总动量为 0,喷气后:
$$
m(u) + Mv = 0 Rightarrow v = frac{mu}{M}
$$
五、易错点提醒
1. 动量是矢量,不能简单相加,要分方向处理。
2. 动量守恒的条件:只有在系统不受外力或外力合力为零时才成立。
3. 区分动量定理和动量守恒:前者是过程分析,后者是状态分析。
4. 注意碰撞类型:弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞的区别。
六、复习建议
熟记动量、冲量、动量定理、动量守恒公式
多做动量守恒类的题目,特别是碰撞、人船模型、火箭推进等
注意矢量方向,画图辅助理解
掌握图像类问题(如Ft图求冲量)
如果你有具体的题目或想看某年高考真题解析,我可以帮你分析!
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