（镜像物理）2024年物理高考二轮复习专题碰撞的四类模型高考解密提分突破

2024届高考

二轮复习专题（全国通用）碰撞的四类模型课标要求11.了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点2.能使用动量和机械能的知识定量分析一维碰撞问题3.能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象对标高考22023年高考命题分布湖北卷湖南卷山东卷浙江卷6月全国甲卷全国乙卷上海卷辽宁卷T15(18分)—粒子弹性正碰T15(16分)—滑块-曲面模型T18(16分)—物体正碰+滑块-木板模型T18(11分)—物体正碰+弹簧滑块模型T25(20分)—物体弹性正碰T25(20分)—物体弹性正碰T20(16分)—物性正碰T15(17分)—滑块-木板模型对标高考2命题趋势31.碰撞问题是历年高考试题的重点和热点，它所体现的物理过程、状态变化及能量关系，对理解能力、逻辑思维能力及分析推理能力要求比较高。2.高考题命题加重了试题与实际的联系，命题导向由单纯的解题向解决问题转变，因而要关注其在生活实际中的应用，学会建构模型、科学推理。3.动量和能量综合考查是高考命题的热点，在选择题和计算题中都可能出现，选择题中可能考查动量和能量知识的简单应用，计算题中一般结合竖直面内的圆周运动模型、板块模型或弹簧模型等压轴考查，难度较大。此类试题区分度较高，且能很好地考查运动与相互作用观念、能量观念动量观念和科学思维要素。“物体与物体”正碰模型“滑块—斜(曲)面”碰撞模型“滑块—弹簧”碰撞模型“滑块—木板”碰撞模型碰撞的四类模型1234模型一“物体与物体”正碰模型1.碰撞问题遵守的三条原则(1)动量守恒：p1＋p2＝p1′＋p2′。(2)动能不增加：Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′。(3)速度要符合实际情况①碰前两物体同向运动，若要发生碰撞，则应有v后＞v前，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有v前′≥v后′。②碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。物体“正碰”类型弹性碰撞形变不能恢复形变能完全恢复形变能部分恢复基础知识回顾2.弹性碰撞的结论例1“引力弹弓效应”是”指在太空运动的探测器,借助行星的引力来改变自己的速度。如图所示,设行星运动的速度为u,探测器的初速度大小为v0,探测器在远离行星后速度大小为v1,探测器和行星没有发生直接碰撞,但是在行星的运动方向上,其运动规律可类比两个质量不同的钢球在同一条直线上发生的弹性碰撞。那么下列判断中正确的是(

)A.v1=2v0-u

B.v1=2v0+uC.v1=v0-2u

D.v1=v0+2uD3.非弹性碰撞的结论4.完全非弹性碰撞的结论模型二

“滑块—斜(曲)面”碰撞模型v0mM水平地面光滑Q：如图所示，水平地面光滑，m以初速度v0冲上光滑1/4圆弧槽面M，请同学们试着分析从开始直到最后两者分离全过程的（1）受力情况

（2）运动情况（3）能量转化过程提示：

v0较小情况如何？v0较大情况如何？v0mM模型特点：①系统水平方向动量守恒②系统机械能守恒（1）v0较小时，m到最高点时：（2）v0较大时，到M的最高点时:（4）m在M水平端口处和M分离时：

速度结果符合完全非弹性碰撞结果,所以m、M共速（Vmy=0）系统机械能守恒，水平方向动量守恒，m、M水平方向共速(Vmy≠0)

速度结果符合弹性碰撞结果(m速度可能为0，可能反向，可能不反向）（3）v0足够大，m冲出M后能否回落到M上?可以，水平方向相对静止系统重力势能最大，动能损失最多系统重力势能不变，动能不变例2(2021·江苏常州市模拟)如图所示，质量为M＝4kg的大滑块静置在光滑水平面上，滑块左侧为光滑圆弧，圆弧底端和水平面相切，顶端竖直。一质量为m＝1kg的小物块，被压缩弹簧弹出后，冲上大滑块，能从大滑块顶端滑出，滑出时大滑块的速度为1m/s。g取10m/s2。求：(1)小物块被弹簧弹出时的速度；(2)小物块滑出大滑块后能达到的最大高度h1；(3)小物块回到水平面的速度及再次滑上大滑块后能达到的最大高度h2。答案(1)5m/s方向向右(2)1m(3)3m/s方向向左0.04m模型三

“滑块—弹簧”碰撞模型Q：如图所示，水平地面光滑，m1、

m2间连接轻质弹簧，弹簧初始原长，给m1初速度v0，请同学们试着分析m1、

m2相互作用过程中的（1）受力情况

（2）运动情况（3）能量转化过程提示：从开始到第二次恢复原长的过程可以分为几段？分段标准是什么?模型特点：①系统动量守恒②系统机械能守恒过程分段m1m2原长到压缩至最短压缩至最短时压缩至最短到恢复原长第一次恢复原长时恢复原长到拉伸至最长拉伸至最长时拉至至最长到恢复原长第二次恢复原长

【答案】ABD模型四

“滑块—木板”碰撞模型Q：如图所示，水平地面光滑，质量为m的子弹以初速度v0射入质量为M的木板，子弹与木板间的阻力恒为f，请同学们试着分析整个过程中的（1）受力情况

（2）运动情况（3）能量转化过程提示：

若子弹未射穿木板情况如何？若子弹射穿木板情况如何？模型特点：①系统动量守恒②系统机械能不守恒

B拓展提升1、(2022·湖南卷·4)1932年，查德威克用未知射线轰击氢核，发现这种射线是由质量与质子大致相等的中性粒子(即中子)组成.如图，中子以速度v0分别碰撞静止的氢核和氮核，碰撞后氢核和氮核的速度分别为v1和v2.设碰撞为弹性正碰，不考虑相对论效应，下列说法正确的是A.碰撞后氮核的动量比氢核的小B.碰撞后氮核的动能比氢核的小C.v2大于v1D.v2大于v0

B2、2022(全国乙卷·25改编)如图(a)，一质量为m的物块A与轻质弹簧连接，静止在足够长光滑水平面上；物块B向A运动，t＝0时与弹簧接触，到t＝2t0时与弹簧分离，碰撞结束，A、B的v－t图像如图(b)所示.已知从t＝0到t＝t0时间内，物块A运动的距离为0.36v0t0.碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内.求：(1)碰撞过程中，弹簧弹性势能的最大值；(2)碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值.答案(1)0.6mv02(2)0.768v0t0

AC4、(2022·河北卷·13)如图，光滑水平面上有两个等高的滑板A和B，质量分别为1kg和2kg，A右端和B左端分别放置物块C、D，物块质量均为1kg，A和C以相同速度v0＝10m/s向右运动，B和D以相同速度kv0向左运动，在某时刻发生碰撞，作用时间极短，碰撞后C与D粘在一起形成