2027届新高考物理热点精准复习动量守恒定律及其应用

2027届新高考物理热点精准复习动量守恒定律及其应用知识点一

动量守恒定律2个高考关键点关键点1

系统动量守恒的判断1.如图,光滑水平地面上有一小车,一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连,另一端与滑块相连,滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩,撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系(可视为惯性系)中,从撤去推力开始,小车、弹簧和滑块组成的系统(

)[命题点❷]A.动量守恒,机械能守恒 B.动量守恒,机械能不守恒C.动量不守恒,机械能守恒 D.动量不守恒,机械能不守恒B解析

撤去推力,系统所受合外力为0,动量守恒,滑块和小车之间有滑动摩擦力,由于摩擦生热,故系统机械能减少,B正确。

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回归基础·考教衔接一、动量守恒定律1.内容:如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为0,这个系统的总动量保持不变。2.表达式:(1)p=p'或m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。即系统相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量。(2)Δp1=-Δp2,相互作用的两个物体动量的变化量等大反向。[❶]动量守恒定律的表达式是矢量式,系统的总动量在相互作用前后大小、方向均相同;按矢量运算法则计算系统的初、末总动量。二、系统动量守恒的条件1.理想守恒:不受外力或所受外力的合力为零。2.近似守恒:系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力,如碰撞、爆炸等过程。3.某一方向守恒:如果系统动量不守恒,但在某一方向上不受外力或所受外力的合力为零,则系统在这一方向上动量守恒。[❷]不要混淆两定律成立的条件,机械能守恒的条件:系统除了重力和弹力外,没有其他力做功。注意:“其他力”包括内力、外力;可以受“其他力”,但是一定是“其他力”不做功或做功的代数和为零。知识点二

弹性碰撞和非弹性碰撞2个高考关键点关键点1

对弹性碰撞和非弹性碰撞的理解3.(多选)(2026山西太原阶段训练)在冰壶比赛中,甲队运动员将质量为19kg的冰壶推出,运动一段时间后以0.4m/s的速度正碰静止的对手队冰壶,然后甲队冰壶以0.1m/s的速度继续向前滑向大本营中心。若两冰壶质量相等,则下列说法正确的是(

)[命题点❸]A.碰后对手队冰壶的速度为0.5m/sB.碰后对手队冰壶的速度为0.3m/sC.两冰壶之间的碰撞是非弹性碰撞D.两冰壶之间的碰撞是弹性碰撞BC

关键点2

“一动碰一静”弹性碰撞的实例分析4.(原创+教材改编)如图所示,质量mA=0.2

kg、mB=0.3kg的大小相同的两小球A、B均静止在光滑水平面上。现给A球一个向右的初速度v0=5m/s,之后与B球发生对心碰撞。[命题点❹](1)若A、B两球发生的是弹性碰撞,求碰后A球和B球的速度大小分别是多少?(2)若碰撞过程中,系统动能损失情况未知,则碰撞后B球的速度在什么范围内?

回归基础·考教衔接三、碰撞的特点和分类1.特点:在碰撞现象中,一般都满足内力远大于外力,可认为相互碰撞的物体组成的系统动量守恒。2.分类比较项动量特征机械能特征弹性碰撞守恒守恒非弹性碰撞守恒有损失完全非弹性碰撞守恒损失最大

[❸]可以从形变的角度理解:若碰撞时发生的形变是弹性形变,则动能没有损失;若是非弹性形变,则损失的动能转化为内能等其他形式的能量。

D

关键点2

反冲运动6.如图,反冲小车静止放在水平光滑玻璃上,点燃酒精灯,水蒸气将橡皮塞水平喷出,小车沿相反方向运动。如果小车运动前的总质量M=3kg,水平喷出的橡皮塞的质量m=0.1kg(水蒸气质量忽略不计)。若橡皮塞喷出时速度大小为2.9m/s,方向与水平方向成60°角,求小车的反冲速度(小车一直在水平方向运动)。[命题点❻]

回归基础·考教衔接五、爆炸现象1.动量守恒:爆炸物体系统内部的相互作用力远远大于受到的外力,所以在爆炸过程中,系统的总动量守恒。2.位置不变:爆炸的时间极短,因而作用过程中物体产生的位移很小,可以认为爆炸后各部分从爆炸前的位置以新的动量开始运动。

[❺]机械能增加:在爆炸过程中,有其他形式的能量(如化学能)转化为机械能,所以系统的机械能增加。六、反冲运动1.作用原理:反冲运动是系统内两物体之间的作用力和反作用力产生的效果。2.动量守恒:反冲运动中系统不受外力或内力远大于外力,所以反冲运动遵循动量守恒定律。

[❻]反冲小车与橡皮塞在水平方向上合外力为零,在水平方向上动量守恒。3.机械能增加:反冲运动中,由于有其他形式的能转化为机械能,所以系统的机械能增加。考点一动量守恒定律的理解和基本应用角度一系统单方向动量守恒的判断与应用例1

如图,质量M=9kg的小车A以大小为v0=8m/s的速度沿光滑水平面匀速运动,小车左端固定的支架上的光滑水平台面上放置着质量m=1kg的小球B(可看作质点,与A速度相同),小球距离车上表面H=0.8m。某一时刻,小车与静止在水平面上的质量m0=6kg的物块C发生碰撞并粘连在一起(碰撞时间可忽略),此后,小球刚好落入小车右端固定的桶中(桶的尺寸可忽略),不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,求:(1)小车的最终速度的大小v;(2)初始时小球与桶的水平距离Δx。

破题思维链解题精要1.某一方向(如水平、竖直、沿斜面)动量守恒的充要条件是:该方向上系统合外力为零,或该方向上内力远大于外力(如碰撞、爆炸瞬间,外力可忽略,近似守恒)。2.列某方向上动量守恒方程时,仅计算“目标方向”的速度分量(如水平方向只算vx,竖直分速度vy不纳入),避免混入其他方向的动量。角度二动量守恒中临界极值问题分析例2

如图所示,甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m,两船沿同一直线同一方向运动,速度分别为2v0、v0,为避免两船相撞,乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船,甲船上的人将货物接住,求抛出货物的最小速度。(不计水的阻力)答案

4v0解析

设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为vmin,抛出货物后乙船的速度为v1,甲船上的人接到货物后船的速度为v2,先选乙船(包括人)和货物为研究系统,由动量守恒定律得12mv0=11mv1-mvmin,再选甲船(包括人)和货物为研究系统,由动量守恒定律得10m×2v0-mvmin=11mv2,为避免两船相撞应满足v1=v2,联立解得vmin=4v0。破题思维链解题精要临界状态是极值问题的“题眼”,3类“临界信号”秒辨关键状态。(1)当系统内物体存在相对运动(如滑块在木板上滑动、两球碰撞、弹簧连接体运动),速度相等(共速)是最常见的临界状态;(2)当物体间存在约束(如斜面、轨道、轻杆连接),“刚好脱离”或“刚好接触”时,两者间弹力为零,加速度相等;(3)若问题涉及空间限制(如板长、轨道半径)或运动范围(如速度最大/最小),临界状态对应“刚好到达边界”或“速度为零”。角度三动量守恒中推理归纳与应用例3(多选)水平冰面上有一固定的竖直挡板,一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上,他把一质量为4.0kg的静止物块以大小为5.0m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板,运动员获得退行速度;物块与挡板弹性碰撞,速度反向,追上运动员时,运动员又把物块推向挡板,使其再一次以大小为5.0m/s的速度与挡板弹性碰撞。总共经过8次这样推物块后,运动员退行速度的大小大于5.0m/s,反弹的物块不能再追上运动员。不计冰面的摩擦力,该运动员的质量可能为(

)A.48kg B.53kg C.58kg D.73kgBC

破题思维链解题精要推理归纳需从“单次作用”入手,建立基础模型,避免被“多次重复”的表象干扰。核心是从“有限次作用”中提炼“第n次作用的通用规律”,常用方法为“枚举法+递推法”。考点二碰撞模型角度一对碰撞问题的合理性分析例4

质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,A球的速度为6m/s,B球的速度为2m/s,当A球追上B球时发生碰撞,则碰撞后A、B两球速度可能为(

)A.1m/s

6m/s B.4.5m/s

3.5m/sC.3.5m/s

4.5m/s D.-1m/s

9m/sC

破题思维链

考点三反冲运动与“人船模型”

B

解题精要反冲运动问题需注意的三个问题(1)速度的方向性:对于原来静止的整体,可任意规定某一部分的运动方向为正方向,则反方向的另一部分的速度就要取负值。(2)速度的相对性:反冲问题中,若已知相互作用的两物体的相对速度