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新教材适用2024版高考物理一轮总复习第6章动量和动量守恒定律专题强化5“碰撞类”模型问题课件
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这是一份新教材适用2024版高考物理一轮总复习第6章动量和动量守恒定律专题强化5“碰撞类”模型问题课件，共29页。PPT课件主要包含了ABD等内容，欢迎下载使用。
专题强化五 “碰撞类”模型问题
模型一 “物体与物体”正碰模型1．分析碰撞问题的三个依据(1)动量守恒，即p1＋p2＝p′1＋p′2。(3)速度要合理①碰前两物体同向，则v后>v前；碰后，原来在前的物体速度一定增大，且v前′≥v后′。②两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。
(3)速度要合理①碰前两物体同向，则v后>v前；碰后，原来在前的物体速度一定增大，且v前′≥v后′。②两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。2．弹性碰撞的规律两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒。以质量为m1，速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例，则有
结论：(1)当m1＝m2时，v′1＝0，v′2＝v1，两球碰撞后交换了速度。(2)当m1>m2时，v′1>0，v′2>0，碰撞后两球都向前运动。(3)当m10，碰撞后质量小的球被反弹回来。
3．非弹性碰撞的规律满足动量守恒定律和能量守恒定律。例如：以质量为m1、速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面非弹性碰撞为例，由动量守恒定律知m1v1＝m1v′1＋m2v′2，由能量
(2022·湖南长郡中学一模)超弹性碰撞是一个精彩的演示实验，把一个弹性小球放在一个弹性大球上，使它们自由落下，当它们落到弹性的水平地面上反弹时，小球跳得比原来高许多倍。某同学演示这个实验时，将A、B两个大小不同的弹力球从离水平地面h高处由静止同时释放，如图所示。释放时A、B两球(均可视为质点)相互接触且球心连线竖直，碰撞过程中均无机械能损失，若A球反弹后离碰撞点的最大高度为H＝4h，则A、B两球的质量之比为( )A.13 B.23 C.12 D.34
〔变式训练1〕 (2023·河南模拟预测)如图甲所示，“打弹珠”是一种常见的民间游戏，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，完全相同的弹性弹珠A和B与坑在同一直线上，两弹珠间距x1＝1.5 m，弹珠B与坑的间距x2＝0.5 m。某同学将弹珠A以v0的初速度沿地面水平向右弹出，与弹珠B弹性正碰(碰撞时间极短)，弹珠B恰好入坑。弹珠与地面间的摩擦力是其重力的0.4倍，则弹珠A的初速度v0大小为(g取10 m/s2)( )A．5 m/s B.4 m/s C.3 m/s D.2 m/s
模型二 “滑块——弹簧”碰撞模型
(多选)(2022·山东菏泽高三期末)如图所示，质量均为m的三个物块静置于光滑水平面上，A、B之间用一根轻弹簧拴接，初始时弹簧处于压缩状态，用一根轻质细线拴接。现烧断A、B间的细线，弹簧恢复原长瞬间A的初速度为v，此时B与C发生碰撞并粘合在一起，碰撞时间极短，则B、C碰撞后( )B．三个物块在水平面上做简谐运动C．当弹簧再次恢复到原长时，B、C速度为vD．以A、B、C及弹簧为系统，动量守恒、机械能守恒
〔变式训练2〕 (2023·江苏模拟预测)如图所示，质量分别为m和2m的物体A、B在光滑水平地面上，B左端有一轻弹簧且处于静止状态。现A以速度v向右运动，则A、B相互作用的整个过程中( )
模型三 “滑块——斜面”碰撞模型
(2023·河北高三模拟)如图所示，在光滑的水平地面上有一静止的质量为M的四分之一光滑圆弧滑块，圆弧的半径为R，最低点处刚好与水平地面相切。一质量为m的小球以一定的初速度沿水平地面向右运动，不计小球冲上圆弧滑块过程中的机械能损失。如果圆弧滑块固定，则小球恰能冲到圆弧面上与圆心等高处；如果圆弧滑块不固定，则 ( )A.12 B.13 C.21 D.31
〔专题强化训练〕1．(2022·湖南卷)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
2．(多选)(2023·安徽高三模拟)如图所示，小车质量为M，置于光滑水平地面上，小车顶端有半径为R的四分之一光滑圆弧，质量为m的小球(可视为质点)从圆弧顶端由静止释放，重力加速度为g。对此运动过程分析，下列说法中正确的是( )
3．(2023·山东青岛高三模拟)如图所示，轻质弹簧的一端固定在竖直墙面上，另一端与一质量m＝1.0 kg的小物块A拴接后静止在水平面上的O点，此时弹簧处于原长。另一个与A完全相同的小物块B从距A为l＝0.8 m远处的P点以初速度v0＝6 m/s开始运动，与A相碰后瞬间结合在一起向左运动。当A、B组成的结合体再次运动到O点时，A与弹簧分离，最终结合体刚好能回到P点。若物块A、B与水平面之间的动摩擦因数均为μ＝0.3，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取g＝10 m/s2，则( )A．碰后瞬间两物块的共同速度大小为3 m/sB．弹簧的最大压缩量为0.5 mC．弹簧的最大弹性势能为6.3 JD．整个过程中克服摩擦力做的功为18 J
4．(2021·广东卷)算盘是我国古老的计算工具，中心带孔的相同算珠可在算盘的固定导杆上滑动，使用前算珠需要归零，如图所示，水平放置的算盘中有甲、乙两颗算珠未在归零位置，甲靠边框b，甲、乙相隔s1＝3.5×10－2 m，乙与边框a相隔s2＝2.0×10－2 m，算珠与导杆间的动摩擦因数 μ＝0.1。现用手指将甲以0.4 m/s的初速度拨出，甲、乙碰撞后甲的速度大小为0.1 m/s，方向不变，碰撞时间极短且不计，重力加速度g取10 m/s2。(1)通过计算，判断乙算珠能否滑动到边框a；(2)求甲算珠从拨出到停下所需的时间。
[答案] (1)能 (2)0.2 s[解析](1)甲乙滑动时的加速度大小均为a＝μg＝1 m/s2，甲与乙碰前的速度v1，则v＝v－2as1，解得v1＝0.3 m/s。甲乙碰撞时由动量守恒定律mv1＝mv2＋mv3，解得碰后乙的速度
专题强化五 “碰撞类”模型问题
模型一 “物体与物体”正碰模型1．分析碰撞问题的三个依据(1)动量守恒，即p1＋p2＝p′1＋p′2。(3)速度要合理①碰前两物体同向，则v后>v前；碰后，原来在前的物体速度一定增大，且v前′≥v后′。②两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。
(3)速度要合理①碰前两物体同向，则v后>v前；碰后，原来在前的物体速度一定增大，且v前′≥v后′。②两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。2．弹性碰撞的规律两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒。以质量为m1，速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例，则有
结论：(1)当m1＝m2时，v′1＝0，v′2＝v1，两球碰撞后交换了速度。(2)当m1>m2时，v′1>0，v′2>0，碰撞后两球都向前运动。(3)当m1
3．非弹性碰撞的规律满足动量守恒定律和能量守恒定律。例如：以质量为m1、速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面非弹性碰撞为例，由动量守恒定律知m1v1＝m1v′1＋m2v′2，由能量
(2022·湖南长郡中学一模)超弹性碰撞是一个精彩的演示实验，把一个弹性小球放在一个弹性大球上，使它们自由落下，当它们落到弹性的水平地面上反弹时，小球跳得比原来高许多倍。某同学演示这个实验时，将A、B两个大小不同的弹力球从离水平地面h高处由静止同时释放，如图所示。释放时A、B两球(均可视为质点)相互接触且球心连线竖直，碰撞过程中均无机械能损失，若A球反弹后离碰撞点的最大高度为H＝4h，则A、B两球的质量之比为( )A.13 B.23 C.12 D.34
〔变式训练1〕 (2023·河南模拟预测)如图甲所示，“打弹珠”是一种常见的民间游戏，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，完全相同的弹性弹珠A和B与坑在同一直线上，两弹珠间距x1＝1.5 m，弹珠B与坑的间距x2＝0.5 m。某同学将弹珠A以v0的初速度沿地面水平向右弹出，与弹珠B弹性正碰(碰撞时间极短)，弹珠B恰好入坑。弹珠与地面间的摩擦力是其重力的0.4倍，则弹珠A的初速度v0大小为(g取10 m/s2)( )A．5 m/s B.4 m/s C.3 m/s D.2 m/s
模型二 “滑块——弹簧”碰撞模型
(多选)(2022·山东菏泽高三期末)如图所示，质量均为m的三个物块静置于光滑水平面上，A、B之间用一根轻弹簧拴接，初始时弹簧处于压缩状态，用一根轻质细线拴接。现烧断A、B间的细线，弹簧恢复原长瞬间A的初速度为v，此时B与C发生碰撞并粘合在一起，碰撞时间极短，则B、C碰撞后( )B．三个物块在水平面上做简谐运动C．当弹簧再次恢复到原长时，B、C速度为vD．以A、B、C及弹簧为系统，动量守恒、机械能守恒
〔变式训练2〕 (2023·江苏模拟预测)如图所示，质量分别为m和2m的物体A、B在光滑水平地面上，B左端有一轻弹簧且处于静止状态。现A以速度v向右运动，则A、B相互作用的整个过程中( )
模型三 “滑块——斜面”碰撞模型
(2023·河北高三模拟)如图所示，在光滑的水平地面上有一静止的质量为M的四分之一光滑圆弧滑块，圆弧的半径为R，最低点处刚好与水平地面相切。一质量为m的小球以一定的初速度沿水平地面向右运动，不计小球冲上圆弧滑块过程中的机械能损失。如果圆弧滑块固定，则小球恰能冲到圆弧面上与圆心等高处；如果圆弧滑块不固定，则 ( )A.12 B.13 C.21 D.31
〔专题强化训练〕1．(2022·湖南卷)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
2．(多选)(2023·安徽高三模拟)如图所示，小车质量为M，置于光滑水平地面上，小车顶端有半径为R的四分之一光滑圆弧，质量为m的小球(可视为质点)从圆弧顶端由静止释放，重力加速度为g。对此运动过程分析，下列说法中正确的是( )
3．(2023·山东青岛高三模拟)如图所示，轻质弹簧的一端固定在竖直墙面上，另一端与一质量m＝1.0 kg的小物块A拴接后静止在水平面上的O点，此时弹簧处于原长。另一个与A完全相同的小物块B从距A为l＝0.8 m远处的P点以初速度v0＝6 m/s开始运动，与A相碰后瞬间结合在一起向左运动。当A、B组成的结合体再次运动到O点时，A与弹簧分离，最终结合体刚好能回到P点。若物块A、B与水平面之间的动摩擦因数均为μ＝0.3，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取g＝10 m/s2，则( )A．碰后瞬间两物块的共同速度大小为3 m/sB．弹簧的最大压缩量为0.5 mC．弹簧的最大弹性势能为6.3 JD．整个过程中克服摩擦力做的功为18 J
4．(2021·广东卷)算盘是我国古老的计算工具，中心带孔的相同算珠可在算盘的固定导杆上滑动，使用前算珠需要归零，如图所示，水平放置的算盘中有甲、乙两颗算珠未在归零位置，甲靠边框b，甲、乙相隔s1＝3.5×10－2 m，乙与边框a相隔s2＝2.0×10－2 m，算珠与导杆间的动摩擦因数 μ＝0.1。现用手指将甲以0.4 m/s的初速度拨出，甲、乙碰撞后甲的速度大小为0.1 m/s，方向不变，碰撞时间极短且不计，重力加速度g取10 m/s2。(1)通过计算，判断乙算珠能否滑动到边框a；(2)求甲算珠从拨出到停下所需的时间。
[答案] (1)能 (2)0.2 s[解析](1)甲乙滑动时的加速度大小均为a＝μg＝1 m/s2，甲与乙碰前的速度v1，则v＝v－2as1，解得v1＝0.3 m/s。甲乙碰撞时由动量守恒定律mv1＝mv2＋mv3，解得碰后乙的速度
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