《2025年非常学案高中物理选择性必修第一册人教版》

[典例5] 高速水流切割是一种高科技工艺加
工技术,为完成飞机制造中的高难度加工特
制了一台高速水流切割机器人,该机器人的
喷嘴横截面积为10−7m²,喷嘴射出的水流速
度为10”m/s,水的密度为1×103kg//m²,设
水流射到工件上后速度立即变为零。则该
高速水流在工件上产生的压力大小为
(B)

A.1000N
B.100N
C.10N
D.1N
 

答案： B[单位时间内喷到工件上的水的体积$V_0 = Svt$，故质量$m = \rho V_0 = \rho Svt$，设水的初速度方向为正方向，则由动量定理可得$Ft = 0 - mv$，解得$F = -100\ N$，根据牛顿第三定律，高速水流在工件上产生的压力大小为$100\ N$，方向沿水流的方向。故B正确，A、C、D错误。]

1.篮球运动深受同学们喜爱。打篮球时,某同
学伸出双手接传来的篮球,双手随篮球迅速
收缩至胸前,如图所示。他这样做的目的是
(A)


A.减小篮球对手的冲击力
B.减小篮球的动量变化量
C.减小篮球的动能变化量
D.减小篮球对手的冲量

答案： A[接球的过程中，球的速度最终减小为零，速度变化量一定，因此篮球的动量变化量一定，动能变化量一定，B、C错误；手接触到球后，双手随球迅速收缩至胸前，这样可以增加球与手接触的时间，根据动量定理$F\Delta t=\Delta p$可知，在篮球的动量变化量不变的情况下，篮球对手的冲量不变，当篮球与手接触的时间增大时，篮球对手的冲击力减小，A正确，D错误。]

2.质量为1kg的物体做直线运动,其速度一时
间图像如图所示。则物体在前10s内和后10s内所受外力的冲量分别是 (


A.10N.s,10N.s
B.10N.s,−10N.s
C.0,10N.s
D.0,−10N.s

答案： D[由题图图像可知，在前$10\ s$内物体的初、末状态的动量相等，$p_1 = p_2 = 5\ kg· m/s$，由动量定理知$I_1 = 0$；在后$10\ s$内物体的末动量$p_3 = -5\ kg· m/s$，$I_2 = p_3 - p_2 = -10\ N· s$，故选D。]

3.(人教版P9STSE拓展变式)在
测试汽车的安全气囊对驾乘

人员头部防护作用的实验中，
某小组得到了假人头部所受安全气囊的作
用力随时间变化的曲线(如图所示)。从碰
撞开始到碰撞结束过程中,若假人头部只受
到安全气囊的作用,则由曲线可知,假人头
部 (D)

A.速度的变化量等于曲线与横轴围成的图
形的面积
B.动量大小先增大后减小
C.动能变化正比于曲线与横轴围成的图形
的面积
D.加速度大小先增大后减小

答案：
D[
假人头部只受安全气囊的作用，$F$先增大后减小，根据$F = ma$，可知$a$先增大后减小，D正确。
动量定理阴影面积表示合外力的冲量大小$-Ft=\Delta p=m\Delta v$
动量的变化量大小等于阴影面积，A错误。
动量一直减小，B错误。
速度变化量的大小正比于阴影面积，C错误。
]

课堂小结
回归本节知识，完成以下问题:
1.请思考冲量和功的不同。
2.物体的动量发生了变化,动能也一定发生
变化吗？
3.在教材“问题"栏目中,通过在船舷和码头
悬挂一些具有弹性的物体(如旧轮胎)是
为了减小冲量吗？

答案： 1.提示:
(1)冲量是矢量、功是标量；冲量改变物体的动量，功改变物体的动能。
(2)某个力在一段时间内，做的功可以为零，但冲量不一定为零。
(3)一对作用力和反作用力的冲量大小一定相等，正负号一定相反；但它们所做的功大小不一定相等，正负号也不一定相反。
2.提示:不正确。如匀速圆周运动，动量一直发生变化，但是动能不变。动量定理反映了力在时间上累积的效果，是矢量运算。但是动能定理是力在空间上累积的效果，是标量运算。
3.提示:不是。可以延长作用时间，减小船受到的撞击力。