新课标2012届高考物理总复习配套课件15-2课时2_碰撞_爆.pdf

高三总复习人教版 物理 课时2 碰撞 爆炸与反冲 高三总复习人教版 物理 知识点一 碰撞 知识回顾 碰撞特点 1 直接作用 时间短 一般来说内力远大于外力 2 系统内力远大于外力时 动量 3 系统动能不可能增加 近似守恒 高三总复习人教版 物理 要点深化 1 处理碰撞问题的基本方法 为了应用动量守恒定律求解碰撞问题 需要确定碰撞前后的动 量 因此应对碰撞过程进行分析 确定初 末状态 碰撞前动量是指 即将发生碰撞那一时刻的动量 而不是指发生碰撞之前某一时刻的动 量 碰撞后的动量是指碰撞刚结束那一时刻的动量 而不是指碰撞结 束之后某一时刻的动量 明确了碰撞前后的动量 选定一个正方向 即可列出动量守恒方程 高三总复习人教版 物理 2 碰撞过程的特点 碰撞过程的特点是时间短暂性 空间位置变化不明显 碰撞过 程除动量守恒外 还具有能量特性 即碰撞过程中能量不会增加 另外碰撞结束后 如果两物体同向运动 则后一物体的速度应小 于前一物体的速度 高三总复习人教版 物理 3 碰撞的种类 根据碰撞过程中 系统动能的变化把碰撞分为三种 1 弹性碰撞 碰撞前后系统总动能不变 2 非弹性碰撞 碰撞后系统动能减少了 3 完全非弹性碰撞 两物体碰后结合为一体 这种碰撞损失动 能最大 高三总复习人教版 物理 基础自测 如图1所示 在光滑水平面上有直径相同的a b两球 在同一 直线上运动 选定向右为正方向 两球的动量分别为 pa 6 kg m s pb 4 kg m s 当两球相碰之后 两球的动量可能是 图1 高三总复习人教版 物理 A pa 6 kg m s pb 4 kg m s B pa 6 kg m s pb 8 kg m s C pa 4 kg m s pb 6 kg m s D pa 2 kg m s pb 0 解析 由动量守恒定律可知A项不正确 D项b静止 a向右 与事 实不符 故D项错 B项中a动能不变 b动能增加 总动能增加 故B 项错 答案 C 高三总复习人教版 物理 知识点二 爆炸与反冲 知识回顾 爆炸与反冲的特点 1 内力远大于外力 动量守恒 2 由其他形式的能转化为机械能 动能增加 高三总复习人教版 物理 要点深化 1 爆炸 两物体间由于炸药的作用均受到巨大作用力 两作用力远大于外 力 一般情况下近似认为动量守恒 由于爆炸力做功 所以物体系统 的动能增加 2 反冲运动 反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果 反冲运动过程中 一般满足系统的合外力为零 或内力远大于外力 的条件 因此可用动量守恒定律进行分析 高三总复习人教版 物理 基础自测 抛出的手雷在最高点时的水平速度为10 m s 这时突然炸成两 块 其中大块质量300 g仍按原方向飞行 其速度测得为50 m s 另一 小块质量为200 g 求它的速度的大小和方向 高三总复习人教版 物理 解析 设手雷原飞行方向为正方向 则整体初速度v0 10 m s m1 0 3 kg的大块速度为v1 50 m s m2 0 2 kg的小块速度为v2 方 向不清 暂设为正方向 由动量守恒定律 m1 m2 v0 m1v1 m2v2 代入数据解得 v2 50 m s 此结果表明 质量为200 g的那部分以50 m s的速度向反方向运动 其中负号表示与所设正方向相反 答案 50 m s 与原飞行方向相反 高三总复习人教版 物理 题型一 碰撞问题 例1 在光滑的水平面上 质量为m1的小球A以速率v0向右运动 在小球的前方O点处有一质量为m2的小球B处于静止状态 如图2所 示 小球A与小球B发生正碰后小球A B均向右运动 小球B被Q点处 的墙壁弹回后与小球A在P点相遇 PQ 1 5PO 假设小球间的碰撞及 小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的 求两小球质量之比m1 m2 高三总复习人教版 物理 图2 解析 从两小球碰撞后到它们再次相遇 小球A和B的速度大小 保持不变 忽略B与墙壁的碰撞时间 设碰撞后小球A和B的速度大小 分别为v1和v2 则它们通过的路程分别为 sA PO v1t sB PO 2PQ v2t 又PQ 1 5PO 高三总复习人教版 物理 答案 2 高三总复习人教版 物理 题后反思 高考对碰撞问题的考查主要以计算题形式出现 有宏观物体间的 碰撞 也有微观粒子间的碰撞 有两个物体的单次碰撞和多次碰撞 也有多个物体的多次或连续碰撞 有单独考查碰撞问题的题目 也有 综合其他知识 或过程或方法 的题目 有弹性碰撞问题 也有 完全 非 弹性正碰问题 有弹性斜碰问题 也有弹性正碰问题 但主流是弹性 正碰问题 对弹性碰撞问题的考查均限于 一动一静 型 高三总复习人教版 物理 对于一维弹性碰撞有 若以其中某物体为参考系 则另一物体碰 撞前后速度大小不变 方向相反 即以原速率弹回 若两个物体质量相 等 则碰撞后两个物体互换速度 即碰后A的速度等于碰前B的速度 碰 后B的速度等于碰前A的速度 若其中某物体的质量远大于另一物体的 质量 则质量大的物体碰撞前后速度保持不变 高三总复习人教版 物理 变式1 1 如图3所示 一个质量m1 150 kg的木块静止于一张 一端靠墙的很长的光滑桌面上 在墙与木块之间 放进另一个质量 为m2的木块 再令m2以速度v2向左运动 假定所有碰撞都没有能量损 失 并且m2与m1碰撞一次再与墙碰撞一次后 m1和m2以相同的速度运 动 试求m2的数值 墙的质量可以看做无限大 图3 高三总复习人教版 物理 高三总复习人教版 物理 答案 50 kg 高三总复习人教版 物理 题型二 人船 模型问题 例2 一质量为M 长为s0的船静止于水面上 一质量为m的人 站在船头 当人从船头走到船尾时 求船前进的位移s的大小 不计水 的阻力 高三总复习人教版 物理 高三总复习人教版 物理 当符合动量守恒定律的条件 而又仅涉及位移而不涉及速度时 通常可用平均动量求解 解此类题一定要画出反映位移关系的草图 高三总复习人教版 物理 变式2 1 如图4所示 一个质量为m1 50 kg的人抓在一只大气 球下方 气球下面有一根长绳 气球和长绳的总质量为m2 20 kg 长绳的下端刚好和水平面接触 当静止时人离地面的高度为h 5 m 如果这个人开始沿绳向下滑 当他滑到绳下端时 他离地面高度是 可 以把人看做质点 图4 高三总复习人教版 物理 A 5 m B 3 6 m C 2 6 m D 8 m 图5 高三总复习人教版 物理 答案 B 高三总复习人教版 物理 题型三 含有弹簧的碰撞问题 例3 2009 南京调研 如图6所示 光滑水平面上的A B C三 个物块 其质量分别为 mA 2 0 kg mB 1 0 kg mC 1 0 kg 现 用 一轻弹簧将A B两物块连接 并用力缓慢压缩弹簧使A B两物块靠 近 此过程外力做功108 J 弹簧仍然处于弹性范围 然后同时释放 弹簧开始逐渐变长 当弹簧刚好恢复原长时 C恰以4 m s的速度迎面 与B发生碰撞并瞬时粘连 求 高三总复习人教版 物理 图6 1 弹簧刚好恢复原长时 B与C碰撞前 A和B物块速度的大小 2 当弹簧第二次被压缩时 弹簧具有的最大弹性势能 高三总复习人教版 物理 2 弹簧第二次被压缩到最短时 弹簧具有的弹性势能最大 此时 A B C具有相同的速度 设此速度为v mCvC mA mB mC v 所以v 1 m s 高三总复习人教版 物理 答案 1 6 m s 12 m s 2 50 J 高三总复习人教版 物理 题后反思 含有弹簧的碰撞问题 碰撞过程中机械能守恒 因此碰撞过程为 弹性碰撞 本题也是一个多次碰撞问题 解决这类问题 一定要注意 系统的选取和过程的选取 同时要注意动量和能量结合解题 高三总复习人教版 物理 变式3 1 2009 山东高考 如图7所示 光滑水平直轨道上有三 个滑块A B C 质量分别为 mA mC 2m mB m A B用细绳连 接 中间有一压缩的轻弹簧 弹簧与滑块不拴接 开始时A B以共 同速度v0运动 C静止 某时刻细绳突然断开 A B被弹开 然后B 又与C发生碰撞并粘在一起 最终三滑块速度恰好相同 求B与C碰撞 前B的速度 图7 高三总复习人教版 物理 高三总复习人教版 物理 1 2010 福建高考 如图8所示 一个木箱原来静止在光滑水平面 上 木箱内粗糙的底板上放着一个小木块 木箱和小木块都具有一定 的质量 现使木箱获得一个向右的初速度v0 则 填选项 前的字母 图8 高三总复习人教版 物理 A 小木块和木箱最终都将静止 B 小木块最终将相对木箱静止 二者一起向右运动 C 小木块在木箱内壁将始终来回往复碰撞 而木箱一直向右运 动 D 如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止 则二者将一 起向左运动 高三总复习人教版 物理 解析 由于小木块和木箱之间存在相互的摩擦力 所以二者最终 应相对静止 由于小木块和木箱组成的系统所受合力为零 所以系统 动量守恒 由于系统初始动量方向向右 所以系统的末动量也一定方 向向右 选项B正确 答案 B 高三总复习人教版 物理 2 2009 全国卷 质量为M的物块以速度v运动 与质量为m的 静止物块发生正碰 碰撞后两者的动量正好相等 两者质量之比M m 可能为 A 2 B 3 C 4D 5 高三总复习人教版 物理 答案 AB 高三总复习人教版 物理 图9 高三总复习人教版 物理 解析 设向右为正方向 A与C粘合在一起的共同速度为v 由动 量守恒定律得 mv1 2mv 为保证B碰挡板前A未能追上B 应满足 v v2 设A与B碰后的共同速度为v 由动量守恒定律得 高三总复习人教版 物理 高三总复习人教版 物理 4 2010 新课标全国卷 如图10所示 光滑的水平地面上有一木 板 其左端放有一重物 右方有一竖直的墙 重物质量为木板质量的 2倍 重物与木板间的动摩擦因数为 使木板与重物以共同的速度v0向 右运动 某时刻木板与墙发生弹性碰撞 碰撞时间极短 求木板从第 一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间 设木板足够长 重物始终 在木板上 重力加速度为g 图10 高三总复习人教版 物理 解析 第一次与墙碰撞后 木板的速度反向 大小不变 此后木 板向左做匀减速运动 重物向右做匀减速运动 最后木板和重物达到 一共同的速度v 设木板的质量为m 重物的质量为2m 取向右为动量 的正方向 由动量守恒得2mv0 mv0