人教版高考物理一轮复习专题6动量第3讲碰撞爆炸反冲课件

这是一份人教版高考物理一轮复习专题6动量第3讲碰撞爆炸反冲课件，共60页。PPT课件主要包含了非常大，远大于，动量守恒，5分类，答案C，碰撞三种形式，三大观点对比，答案AC等内容，欢迎下载使用。
必 备 知 识·深 悟 固 基
一、碰撞及特征1．碰撞碰撞是两个或两个以上的物体在相同的________时间内产生________的相互作用的过程．
2．碰撞特征(1)作用时间______．(2)作用力变化________．(3)内力________外力．(4)满足______________．
二、爆炸和反冲运动1．爆炸爆炸过程中的内力远大于外力，爆炸的各部分组成的系统总动量________．2．反冲运动(1)物体在内力作用下分裂为两个不同部分并且这两部分向________方向运动的现象．(2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用____________定律来处理．
(1)外力的冲量在相互作用的时间内忽略不计．(2)反冲运动和爆炸问题中，系统的机械能可以增大，这与碰撞问题是不同的．
1．[弹性碰撞]如图所示，B、C、D、E、F 5个小球并排放置在光滑的水平面上，B、C、D、E 4个小球质量相等，而F的质量小于B的质量，A的质量等于F的质量．A以速度v0向右运动，所发生的碰撞均为弹性碰撞，则碰撞之后(　　)A．3个小球静止，3个小球运动B．4个小球静止，2个小球运动C．5个小球静止，1个小球运动D．6个小球都运动
【答案】A　【解析】因MA＜MB，A、B相碰后，A向左运动，B向右运动．B、C、D、E质量相等，弹性碰撞后，不断交换速度，最终E有向右的速度，B、C、D静止．因ME＞MF，则E、F都向右运动，即3个小球静止，3个小球运动，故A正确，B、C、D错误．
3．[碰撞]A球的质量是m，B球的质量是2m，它们在光滑的水平面上以相同的动量运动．B在前，A在后，发生正碰后，A球仍朝原方向运动，但其速率是原来的一半，碰后两球的速率比vA′∶vB′为(　　)A．1∶2B．1∶3C．2∶1D．2∶3【答案】D　
关 键 能 力·突 破 要 点
考点1　碰撞问题　[能力考点]
1．碰撞现象满足的三个规律
例1　(2020年全国卷Ⅰ)(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4.0 kg的静止物块以大小为5.0 m/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5.0 m/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5.0 m/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．48 kgB．53 kgC．58 kgD．63 kg【答案】BC　
1．(2020年北京卷)在同一竖直平面内，3个完全相同的小钢球(1号、2号、3号)悬挂于同一高度；静止时小球恰能接触且悬线平行，如图所示．在下列实验中，悬线始终保持绷紧状态，碰撞均为对心正碰．以下分析正确的是(　　)
A．将1号移至高度h释放，碰撞后，观察到2号静止、3号摆至高度h．若2号换成质量不同的小钢球，重复上述实验，3号仍能摆至高度hB．将1、2号一起移至高度h释放，碰撞后，观察到1号静止，2、3号一起摆至高度h，释放后整个过程机械能和动量都守恒C．将右侧涂胶的1号移至高度h释放，1、2号碰撞后粘在一起，根据机械能守恒，3号仍能摆至高度hD．将1号和右侧涂胶的2号一起移至高度h释放，碰撞后，2、3号粘在一起向右运动，未能摆至高度h，释放后整个过程机械能和动量都不守恒【答案】D　
【解析】1号球与质量不同的2号球相碰撞后，1号球速度不为零，则2号球获得的动能小于1号球撞2号球前瞬间的动能，所以2号球与3号球相碰撞后，3号球获得的动能也小于1号球撞2号球前瞬间的动能，则3号不可能摆至高度h，A错误；1、2号球释放后，三个小球之间的碰撞为弹性碰撞，且三小球组成的系统只有重力做功，所以系统的机械能守恒，但整个过程中，系统所受合外力不为零，所以系统动量不守恒，B错误；
1、2号碰撞后粘在一起，为完全非弹性碰撞，碰撞过程有机械能损失，所以1、2号球再与3号球相碰后，3号球获得的动能不足以使其摆至高度h，C错误；碰撞后，2、3号粘在一起，为完全非弹性碰撞，碰撞过程有机械能损失，且整个过程中，系统所受合外力不为零，所以系统的机械能和动量都不守恒，D正确．
2．甲、乙两球在水平光滑轨道上向同方向运动，已知它们的动量分别是p1＝5 kg·m/s，p2＝7 kg·m/s，甲从后面追上乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为10 kg·m/s，则两球质量m1与m2间的关系可能是(　　)A．m1＝m2B．2m1＝m2C．4m1＝m2D．6m1＝m2【答案】C　
3．(2021年长沙名校质检)如图所示，光滑水平面上有大小相同的A，B 两球在同一直线上向右运动．两球质量关系为mB＝2mA，规定向右为正方向，A，B 两球的动量均为6 kg·m/s，运动中两球发生碰撞，碰撞后A 球的动量变化量为－4 kg·m/s，则(　　)
A．左方是A球，碰撞后A，B两球速度大小之比为2∶5，碰撞过程机械能有损失B．左方是A球，碰撞后A，B两球速度大小之比为2∶5，碰撞过程机械能无损失C．右方是A球，碰撞后A，B两球速度大小之比为2∶5，碰撞过程机械能有损失D．右方是A球，碰撞后A，B两球速度大小之比为1∶5，碰撞过程机械能无损失【答案】B　
考点2　爆炸及反冲问题　[能力考点]
1．爆炸现象的三个规律
2．反冲运动的三点说明
1．某同学为研究反冲运动，设计了如图所示的装置，固定有挡光片的小车内表面水平， 置于光滑水平面上，挡光片宽为d ，小车的左侧不远处有固定的光电门，用质量为m的小球压缩车内弹簧，并锁定弹簧， 整个装置处于静止 ，解除锁定，小球被弹射后小车做反冲运动并通过光电门，与光电门连接的计时器记录挡光片挡光时间为t ，小车、弹簧和挡光片的总质量为3m ，则小球被弹出小车的瞬间相对于地面的速度大小为(　　)
2．如图所示，A、B质量分别为m1＝1 kg，m2＝2 kg，置于小车C上，小车的质量m3＝1 kg，A、B与小车的动摩擦因数为0.5，小车静止在光滑的水平面上．A、B间夹有一小块炸药，某时刻炸药爆炸，爆炸的能量有12 J转化为A、B的机械能，其余能量转化为内能．A、B始终在小车表面水平运动，小车足够长，求：(1)炸开后A、B获得的速度大小；(2)A、B分别在小车上滑行的时间．
(2)爆炸后A、B都在C上滑动，由EA＞EB可知B会与C先相对静止，设此时A的速度为v3，B、C的速度为v4，在该过程中，A、B、C组成的系统动量守恒．设该过程的时间为t1．对A由动量定理，有－μm1gt1＝m1v3－m1v1，对B由动量定理，有－μm2gt1＝m2v4－m2v2，对C由动量定理，有(μm2g－μm1g)t1＝m3v4，代入数据解得v3＝3 m/s，v4＝1 m/s，t1＝0.2 s．
之后，A在C上滑动直到相对静止，由动量守恒定律可知三者速度都为零．即(m1＋m2＋m3)v＝0，解得v＝0．设A滑动的总时间为t，则－μm1gt＝0－m1v1，解得t＝0.8 s．
考点3　动量与能量的综合问题　[能力考点]
2．求解力学综合题的要领(1)题目中如果要求的是始、末状态的量， 而它们又满足守恒条件，这时应优先运用守恒定律解题．(2)如问题涉及的除始、末状态外，还有力和它的作用时间，可优先选用动量定理．(3)如问题涉及的除始、末状态外，还有力和受力者的位移，可优先选用动能定理．
(4)若题目要求加速度或要列出各物理量在某一时刻的关系式，则只能用牛顿第二定律进行求解．(5)若过程中的力是变力(不能用牛顿第二定律了)，而且始末动量不齐(又不能用动量定理)，则唯一的解题途径就是应用动能定理，此时变力的功可用W＝Pt求得．
例3　(2020年山东卷)如图所示，一倾角为θ的固定斜面的底端安装一弹性挡板，P、Q两物块的质量分别为m和4m，Q静止于斜面上A处．某时刻，P以沿斜面向上的速度v0与Q发生弹性碰撞．Q与斜面间的动摩擦因数等于tan θ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．P与斜面间无摩擦，与挡板之间的碰撞无动能损失．两物块均可以看作质点，斜面足够长，Q的速度减为零之前，P不会与之发生碰撞．重力加速度大小为g．
(1)求P与Q第一次碰撞后瞬间各自的速度大小vP1、vQ1；(2)求第n次碰撞使物块Q上升的高度hn；(3)求物块Q从A点上升的总高度H；(4)为保证在Q的速度减为零之前P不会与之发生碰撞，求A点与挡板之间的最小距离s．
1．(2021年广东一模)如图所示，固定的粗糙斜面，倾角θ＝30°，斜面底端O处固定一个垂直斜面的弹性挡板．在斜面上P、Q两点有材质相同、质量均为m的滑块A和B，A和B恰好能静止，且均可视为质点，Q到O的距离是L，Q到P的距离是kL(k＞0)．现始终给A施加一个大小为F＝mg、方向沿斜面向下的力，A开始运动，g为重力加速度．设A、B之间以及B与挡板之间的碰撞时间极短，且无机械能损失，滑块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．求：
(1)A、B第一次碰撞后瞬间它们的速率分别为多少？(2)A、B第一次碰撞与第二次碰撞之间的时间．
2．在光滑的冰面上放置一个截面为四分之一圆弧且半径足够大的光滑自由曲面体，一个坐在冰车上的小孩手扶一球静止在冰面上．已知小孩和冰车的总质量为m1，球的质量为m2，曲面体的质量为m3．如图所示，某时刻小孩将球以v0＝4 m/s的速度向曲面体推出．(1)求球在圆弧面上能上升的最大高度；(2)若m1＝40 kg，m2＝2 kg，小孩将球推出后还能再接到球，试求曲面质量m3应满足的条件．
(2)小孩推出球的过程中，小孩与球组成的系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律，有m2v0－m1v1＝0，球与曲面体组成的系统在水平方向动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律，有m2v0＝－m2v2＋m3v3，
动量和能量的综合应用的几种物理模型
动量与能量的综合问题，常取材“滑块—滑板”模型、“碰撞”模型、“弹簧—物块”模型等，设置多个情境、多个过程，考查力学三大观点的综合应用．要成功解答此类情境与过程综合的考题，就要善于在把握物理过程渐变规律的同时，洞察过程的临界情境，结合题给条件(往往是不确定条件)，进行求解(注意结合实际情况分类讨论)．
深 度 研 练·素 养 提 升
模型一　 “弹簧—物块”模型1．首先判断弹簧的初始状态是处于原长、伸长还是压缩状态．2．分析碰撞前后弹簧和物体的运动状态，依据动量守恒定律和机械能守恒定律列出方程．3．判断解出的结果是否满足“物理情境可行性原则”，如果不满足，则要舍掉该结果．
4．由于弹簧的弹力是变力，所以弹簧的弹性势能通常利用机械能守恒定律或能量守恒定律求解．5．要特别注意弹簧的三个状态：①原长——此时弹簧的弹性势能为零；②压缩到最短或伸长到最长——此时弹簧与连接的物体具有共同的速度，弹簧具有最大的弹性势能，这往往是解决此类问题的突破点．
例4　(2020年南通模拟)如图所示，小车右端有一半圆形光滑轨道BC相切车表面于B点，一个质量为m＝1.0 kg、可以视为质点的物块放置在A点，随小车一起以速度v0＝5.0 m/s在光滑水平面上向右匀速运动．劲度系数较大的轻质弹簧固定在右侧竖直挡板上．当小车压缩弹簧到最短时，弹簧自锁(即不再压缩也不恢复形变)，此时，物块恰好在小车的B处，此后物块恰能沿圆弧轨道运动到最高点C．已知小车上表面水平且离地面的高度h＝0.45 m，小车的质量为M＝1.0 kg，小车的长度为l＝1.0 m，半圆形轨道半径R＝0.4 m，物块与小车间的动摩擦因数为μ＝0.2．g取10 m/s2，试求：
(1)物块运动到B点时的速度vB；(2)弹簧在压缩到最短时具有的弹性势能Ep；(3)若小物块落到小车上发生碰撞，碰撞后水平方向的速度不变，竖直方向等速率返回，小车始终保持静止，求物块落地点到小车左端A的水平距离x．
变式1　(2021年呼和浩特模拟)(多选)如图甲所示，在光滑水平面上轻质弹簧一端固定，物体A以速度v0向右运动压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量为x．现让该弹簧一端连接另一质量为2m的物体B(如图乙所示)，静止在水平面上，物体A以2v0的速度向右压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量仍为x．则(　　)
A．A物体的质量为6mB．A物体的质量为4mC．弹簧压缩最大时的弹性势能为3mvD．弹簧压缩最大时B的动量为3mv0【答案】ACD　
模型二　“滑块—滑板”模型“滑块—滑板”模型是滑块与长木板通过滑动摩擦力相互作用，实现系统机械能部分单向转化为内能，弄清物理过程后，由动量守恒p1＝p2和能量守恒fs相＝ΔEk列式解决．
例5　(2020年湖南师大模拟)如图所示，在一光滑的水平面上有两块相同的木板B和C，重物A(视为质点)位于B的右端，A、B、C的质量相等．现A和B以同一速度滑向静止的C，B与C发生正碰．碰后B和C粘在一起运动，A在C上滑行，A与C有摩擦力．已知A滑到C的右端而未掉下．则从B、C发生正碰到A刚移动到C右端期间，C移动的距离与C板长度之比为(　　)A．7∶3B．3∶7C．4∶5D．2∶5【答案】A　
变式2　如图所示，静止在光滑水平面上的木板，右端有一轻质弹簧沿水平方向与木板相连，木板质量M＝3 kg．质量m＝1 kg的铁块以水平速度v0＝4 m/s从木板的左端沿板面向右滑行，压缩弹簧后又被弹回，最后恰好停在木板的左端．在上述过程中弹簧具有的最大弹性势能为(　　)A．3 JB．4 JC．6 JD．20 J【答案】A　
模型三　“子弹打木块”模型子弹打木块模型是两个物体相互作用，从实质上看，子弹打木块模型就是“碰撞模型”，当子弹不穿出时，类似完全非弹性碰撞；子弹穿出后，类似一般碰撞；所以主要从动量与能量两个角度列式求解．由于系统不受外力作用，故而遵从动量守恒定律；由于相互作用力做功，故系统或每个物体动能均发生变化：力对“子弹”做的功量度“子弹”动能的变化；力对“木块”做的功量度“木块”动能的变化；一对恒力做的总功量度系统动能的变化，并且这一对恒力做功的大小可用一个恒力的大小与两物体相对位移大小的乘积来计算，即阻力和相对位移的乘积等于摩擦生的热．
例6　如图所示，在光滑的水平桌面上，静止放着一质量为980 g的长方形匀质木块，现有一颗质量为20 g的子弹以300 m/s的水平速度沿其轴线射向木块，结果子弹留在木块中没有射出，和木块一起以共同的速度运动．已知木块沿子弹运动方向的长度为10 cm，子弹打进木块的深度为6 cm．设木块对子弹的阻力保持不变．(计算结果只要求保留到小数点后一位)(1)求子弹和木块的共同速度以及它们在此过程中所增加的内能；(2)若子弹以400 m/s的水平速度从同一方向水平射向该木块的，则它能否射穿该木块？