2024届高考物理一轮复习专题六动量第3讲碰撞与反冲课件

这是一份2024届高考物理一轮复习专题六动量第3讲碰撞与反冲课件，共60页。PPT课件主要包含了碰撞三种形式，答案B等内容，欢迎下载使用。
一、碰撞1.特点：作用时间极短，内力(相互碰撞力)远________外力，总动量守恒. 
2.分类.(1)弹性碰撞：碰撞后系统的机械能______损失. (2)非弹性碰撞：碰撞后系统的机械能有损失.(3)完全非弹性碰撞：碰撞后合为一体，机械能损失________. 
二、反冲1.定义：当物体的一部分以一定的速度离开物体时，剩余部分将获得一个反向________，如发射炮弹、火箭等. 2.特点：系统内各物体间的相互作用的内力远大于系统受到的外力，动量守恒.
(1)外力的冲量在相互作用的时间内忽略不计.(2)弹性碰撞是一种理想化的物理模型，在宏观世界中不存在.(3)反冲运动问题中，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.
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　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.
1.(多选)质量为3m、速度为v的A球与质量为m的静止B球发生正碰.在两球碰撞后的瞬间，以下说法正确的是(　　)A.A球速度可能反向B.A球速度可能为0.6vC.B球速度可能为vD.B球速度可能为1.4v【答案】BCD　
2.(2022年湛江模拟)如图甲所示，“打弹珠”是一种常见的儿童游戏，该游戏的规则为：将手中一弹珠以一定的初速度瞬间弹出，并与另一静止的弹珠发生碰撞，被碰弹珠若能进入小坑中即为胜出.现将此游戏进行简化，如图乙所示，粗糙程度相同的水平地面上，弹珠A和弹珠B与坑在同一直线上，两弹珠间距x1＝2 m，弹珠B与坑的间距x2＝1 m.某同学将弹珠A以v0＝6 m/s的初速度水平向右瞬间弹出，经过时间t1＝0.4 s与弹珠B正碰(碰撞时间极短)，碰后弹珠A又向前运动Δx＝0.1 m后停下.已知两弹珠的质量均为2.5 g，重力加速度g取10 m/s2，若弹珠A、B与地面间的动摩擦因数均相同，并将弹珠的运动视为滑动，求：
(1)碰撞前瞬间弹珠A的速度大小以及弹珠与地面间的动摩擦因数μ；(2)两弹珠碰撞瞬间的机械能损失，并判断该同学能否胜出.
考点2　反冲运动　[能力考点]1.反冲运动的三点说明
1.一辆小车静置于光滑水平面上.车的左端站着一名警察进行实战射击训练，车的右端有一个靶.若从警察手枪中每次发射出的子弹都镶在靶里，最终发射了10颗子弹，则关于小车的运动情况，下列说法中错误的是(　　)A.小车先向左运动，后向右运动，最后保持向右匀速运动子B.小车先向左运动又向右运动，最后回到原位置停下C.小车一直向左运动下去D.每发射一颗子弹，小车要向左运动一段距离然后停下【答案】D　
【解析】车枪人与子弹组成的系统动量守恒，开始系统静止，总动量为零，发射子弹后，子弹动量向右，由动量守恒定律可知，车的动量向左，车向左运动，从发射子弹到子弹镶在靶里过程，系统动量守恒，由于初动量为零，则子弹镶在靶中后，系统总动量为零，车停下，故D正确.
2.三轮高压清洗车是一种轻便的环保清洁设备，它主要用于人行道、辅道、路沿石、背街小巷、垃圾分类投放点等小型道路地面，也可以用来清理小广告“牛皮癣”.如图所示，一高压清洗设备喷口的出水速度为100 m/s，喷口直径为1 mm，已知ρ水＝1.0 g/cm3，则此设备喷口的出水压强p压和人给喷枪的力F人约为(　　)A.2.0×105 Pa，1 NB.1.0×107 Pa，8 NC.2.0×103 Pa，1 600 ND.1.0×103 Pa，800 N【答案】B　
考点3　动量与能量的综合问题　[能力考点]1.三大观点对比
2.求解力学综合题的技巧(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)，而且始末动量不同(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　(2022年广东卷)某同学受自动雨伞开伞过程的启发，设计了如图所示的物理模型.竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块，初始时它们处于静止状态.当滑块从A处以初速度v0＝10 m/s向上滑动时，受到滑杆的摩擦力f＝1 N，滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞，带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动.已知滑块的质量m＝0.2 kg，滑杆的质量M＝0.6 kg，A、B间的距离l＝1.2 m，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力.求：(1)滑块在静止时和向上滑动的过程中，桌面对滑杆支持力的大小N1和N2；(2)滑块碰撞前瞬间的速度大小v1；(3)滑杆向上运动的最大高度h.
(1)求C的质量；(2)若D在运动过程中受到的阻力F可视为恒力，求F的大小；(3)撤掉桩D，将C再次拉到图中实线位置，然后由静止释放，求A、B、C的总动能最大时C的动能.
动量和能量的综合应用的几种物理模型模型一　“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　(2022年全国卷)如图甲，一质量为m的物块A与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上.物块B向A运动，t＝0时与弹簧接触，到t＝2t0时与弹簧分离，第一次碰撞结束，A、B的v－t图像如图乙所示.已知从t＝0到t＝t0时间内，物块A运动的距离为0.36v0t0.A、B分离后，A滑上粗糙斜面，然后滑下，与一直在水平面上运动的B再次碰撞，之后A再次滑上斜面，达到的最高点与前一次相同.斜面倾角为θ(sin θ＝0.6)，与水平面光滑连接.碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内.求：
(1)第一次碰撞过程中，弹簧弹性势能的最大值；(2)第一次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值；(3)物块A与斜面间的动摩擦因数.
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＝ΔE列式解决.
例5　(2022年河北卷)如图，光滑水平面上有两个等高的滑板A和B，质量分别为1 kg和2 kg，A右端和B左端分别放置物块C、D，物块C、D的质量均为1 kg，A和C以相同速度v0＝10 m/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粘在一起形成一个新滑块，A与B粘在一起形成一个新滑板，物块与滑板之间的动摩擦因数均为μ＝0.1.重力加速度大小g取10 m/s2.(1)若0＜k＜0.5，求碰撞后滑块C、D形成的新滑块的速度的大小和方向；(2)若k＝0.5，从碰撞后到新滑块与新滑板相对静止，新滑块相对新滑板的位移的大小.
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1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?