《2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 動量守恒定律 第2講 碰撞 反沖和火箭課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 動量守恒定律 第2講 碰撞 反沖和火箭課件.ppt（61頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第2講碰撞反沖和火箭 第六章動量守恒定律 內(nèi)容索引 基礎(chǔ)知識梳理 命題點(diǎn)一碰撞問題分析 命題點(diǎn)二彈性正碰模型問題 命題點(diǎn)三反沖運(yùn)動及應(yīng)用 盤查拓展點(diǎn) 課時作業(yè) 1 基礎(chǔ)知識梳理 1 一 碰撞及特征1 碰撞碰撞是兩個或兩個以上的物體在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的相互作用的過程 2 碰撞特征 1 作用時間 2 作用力變化 3 內(nèi)力外力 4 滿足 極短 非常大 短 快 遠(yuǎn)大于 動量守恒 二 三種碰撞類型1 彈性碰撞 1 動量守恒 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 當(dāng)v2 0時 有v1 v2 3 推論 質(zhì)量相等 大小 材料完全相同的彈性小球發(fā)生彈性碰撞 碰后 即v1 v2 v2 v1 交換速度 2 非彈性碰撞 1 動量守恒 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 2 機(jī)械能減少 損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 Ek Ek初 Ek末 Q3 完全非彈性碰撞 1 動量守恒 m1v1 m2v2 m1 m2 v共 2 碰撞中機(jī)械能損失最多 Ek 三 碰撞現(xiàn)象滿足的規(guī)律 1 動量守恒定律 2 機(jī)械能不 彈性碰撞機(jī)械能守恒 非彈性碰撞機(jī)械能減少 3 速度要合理 碰前兩物體同向運(yùn)動 若要發(fā)生碰撞 則應(yīng)有v后v前 填 或 碰后原來在前的物體速度一定 若碰后兩物體同向運(yùn)動 則應(yīng)有v前 v后 碰前兩物體相向運(yùn)動 碰后兩物體的運(yùn)動方向不可能都不改變 增加 增大 四 爆炸和反沖運(yùn)動1 爆炸爆炸過程中的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力 爆炸的各部分組成的系統(tǒng)總動量 2 反沖運(yùn)動 1 物體在內(nèi)力作用下分裂為兩個不同部分并且這兩部分向方向運(yùn)動的現(xiàn)象 2 反沖運(yùn)動中 相互作用力一般較大 通?？梢杂枚蓙硖幚?守恒 相反 動量守恒 1 多選 A B兩球在光滑水平面上做相向運(yùn)動 已知mA mB 當(dāng)兩球相碰后 其中一球停止 則可以斷定A 碰前A的動量等于B的動量B 碰前A的動量大于B的動量C 若碰后A的速度為零 則碰前A的動量大于B的動量D 若碰后B的速度為零 則碰前A的動量小于B的動量 答案 2 將靜置在地面上 質(zhì)量為M 含燃料 的火箭模型點(diǎn)火升空 在極短時間內(nèi)以相對地面的速度v0豎直向下噴出質(zhì)量為m的熾熱氣體 忽略噴氣過程重力和空氣阻力的影響 則噴氣結(jié)束時火箭模型獲得的速度大小是 答案 3 人教版選修3 5P21第2題 質(zhì)量為m 速度為v的A球跟質(zhì)量為3m的靜止B球發(fā)生正碰 碰撞可能是彈性的 也可能是非彈性的 因此 碰撞后B球的速度允許有不同的值 請你論證 碰撞后B球的速度可能是以下值嗎 1 0 6v 2 0 4v 3 0 2v 答案 2 可能 解析 若是彈性碰撞 mv mv1 3mv2 若是完全非彈性碰撞 則 4 人教版選修3 5P24第1題 一個連同裝備共有100kg的宇航員 脫離宇宙飛船后 在離飛船45m的位置與飛船處于相對靜止?fàn)顟B(tài) 裝備中有一個高壓氣源 能以50m s的速度噴出氣體 宇航員為了能在10min內(nèi)返回飛船 他需要在開始返回的瞬間一次性向后噴出多少氣體 答案 0 15kg 解析 取宇航員連同裝備整體為研究對象 0 M m v1 mv2x v1t解得 m 0 15kg 2 1 2 命題點(diǎn)一碰撞問題分析 物體的碰撞是否為彈性碰撞的判斷彈性碰撞是碰撞過程中無機(jī)械能損失的碰撞 遵循的規(guī)律是動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律 確切地說是碰撞前后系統(tǒng)動量守恒 動能不變 1 題目中明確告訴物體間的碰撞是彈性碰撞 2 題目中明確告訴是彈性小球 光滑鋼球或分子 原子等微觀粒子 碰撞的 都是彈性碰撞 如圖所示 一質(zhì)量M 2kg的帶有弧形軌道的平臺置于足夠長的水平軌道上 弧形軌道與水平軌道平滑連接 水平軌道上靜置一小球B 從弧形軌道上距離水平軌道高h(yuǎn) 0 3m處由靜止釋放一質(zhì)量mA 1kg的小球A 小球A沿軌道下滑后與小球B發(fā)生彈性正碰 碰后小球A被彈回 且恰好追不上平臺 已知所有接觸面均光滑 重力加速度為g 10m s2 求小球B的質(zhì)量 例1 答案 解析 分析 3kg A反彈后速度與軌道速度相等 小球和軌道系統(tǒng)0 mAv1 Mv 聯(lián)立解得v1 2m s v 1m s 恰好追不上平臺 A反彈后速度v1 1m s對A B系統(tǒng)mAv1 mAv1 mBv2 聯(lián)立解得mB 3kg 處理碰撞問題的思路和方法1 對一個給定的碰撞 首先要看動量是否守恒 其次再看總動能是否增加 2 一個符合實(shí)際的碰撞 除動量守恒外還要滿足能量守恒 注意碰撞完成后不可能發(fā)生二次碰撞的速度關(guān)系的判定 1 多選 兩個小球A B在光滑水平面上相向運(yùn)動 已知它們的質(zhì)量分別是m1 4kg m2 2kg A的速度v1 3m s 設(shè)為正 B的速度v2 3m s 則它們發(fā)生正碰后 其速度可能分別是A 均為1m sB 4m s和 5m sC 2m s和 1m sD 1m s和5m s 答案 解析 由動量守恒 可驗證四個選項都滿足要求 再看動能情況 由于碰撞過程動能不可能增加 所以應(yīng)有Ek Ek 可排除選項B 選項C雖滿足Ek Ek 但A B沿同一直線相向運(yùn)動 發(fā)生碰撞后各自仍能保持原來的速度方向 vA 0 vB 0 這顯然是不符合實(shí)際的 因此C錯誤 驗證選項A D均滿足Ek Ek 故答案為選項A 完全非彈性碰撞 和選項D 彈性碰撞 2 多選 A B兩物體在光滑水平面上沿同一直線運(yùn)動 圖表示發(fā)生碰撞前后的v t圖線 由圖線可以判斷A A B的質(zhì)量比為3 2B A B作用前后總動量守恒C A B作用前后總動量不守恒D A B作用前后總動能不變 答案 解析 碰前 碰后 分析 根據(jù)動量守恒定律 mA 6 mB 1 mA 2 mB 7 得 mA mB 3 2 故A正確 根據(jù)動量守恒知A B作用前后總動量守恒 B正確 C錯誤 3 如圖所示 粗糙的水平面連接一個豎直平面內(nèi)的半圓形光滑軌道 其半徑為R 0 1m 半圓形軌道的底端放置一個質(zhì)量為m 0 1kg的小球B 水平面上有一個質(zhì)量為M 0 3kg的小球A以初速度v0 4 0m s開始向著小球B滑動 經(jīng)過時間t 0 80s與B發(fā)生彈性碰撞 設(shè)兩小球均可以看做質(zhì)點(diǎn) 它們的碰撞時間極短 且已知小球A與水平面間的動摩擦因數(shù) 0 25 求 1 兩小球碰前A的速度 答案 解析 2m s 碰前對A Mgt MvA Mv0解得 vA 2m s 2 小球B運(yùn)動到最高點(diǎn)C時對軌道的壓力 答案 解析 4N 方向豎直向上 對A沿圓軌道運(yùn)動時 MvA 2 MgR 3 小球A所停的位置距圓軌道最低點(diǎn)的距離 答案 解析 0 2m 因此A沿圓軌道運(yùn)動到最高點(diǎn)后又原路返回到最低點(diǎn) 此時A的速度大小為1m s Mgs 0 MvA 2解得 s 0 2m 1 3 命題點(diǎn)二彈性正碰模型問題 模型介紹 如果兩個相互作用的物體 滿足動量守恒的條件 且相互作用過程初 末狀態(tài)的總機(jī)械能不變 廣義上也可以看成是彈性碰撞 如圖所示 質(zhì)量為M的滑塊靜止在光滑的水平面上 滑塊的光滑弧面底部與水平面相切 一質(zhì)量為m的小球以速度v0向滑塊滾來 設(shè)小球不能越過滑塊 求小球滑到最高點(diǎn)時滑塊的速度大小 例2 答案 解析 分析 mv0 m M v 則滑塊的速度為v 4 多選 如圖所示 在光滑水平面上停放質(zhì)量為m裝有弧形槽的小車 現(xiàn)有一質(zhì)量也為m的小球以v0的水平速度沿切線水平的槽口向小車滑去 不計摩擦 到達(dá)某一高度后 小球又返回小車右端 則A 小球在小車上到達(dá)最高點(diǎn)時的速度大小為B 小球離車后 對地將向右做平拋運(yùn)動C 小球離車后 對地將做自由落體運(yùn)動D 此過程中小球?qū)囎龅墓閙v02 答案 解析 小球到達(dá)最高點(diǎn)時 小車和小球相對靜止 且水平方向總動量守恒 小球離開小車時類似完全彈性碰撞 兩者速度互換 故A C D都是正確的 1 4 命題點(diǎn)三反沖運(yùn)動及應(yīng)用 1 反沖 1 現(xiàn)象 物體的不同部分在內(nèi)力的作用下向相反方向運(yùn)動 2 特點(diǎn) 一般情況下 物體間的相互作用力 內(nèi)力 較大 反沖運(yùn)動中平均動量守恒 機(jī)械能往往不守恒 3 實(shí)例 噴氣式飛機(jī) 火箭等 2 爆炸的特點(diǎn) 1 動量守恒 由于爆炸是在極短的時間內(nèi)完成的 爆炸時物體間的相互作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于受到的外力 所以在爆炸過程中 系統(tǒng)的總動量守恒 2 動能增加 在爆炸過程中 由于有其他形式的能量 如化學(xué)能 轉(zhuǎn)化為動能 所以爆炸后系統(tǒng)的總動能增加 3 位移不變 爆炸的時間極短 因而作用過程中物體運(yùn)動的位移很小 一般可忽略不計 可以認(rèn)為爆炸后仍然從爆炸時的位置以新的動量開始運(yùn)動 3 火箭獲得的最終速度火箭發(fā)射前的總質(zhì)量為M 燃料燃盡后的質(zhì)量為m 火箭燃?xì)獾膰娚渌俣葹関1 如圖所示 燃料燃盡后火箭的飛行速度v為多大 在火箭發(fā)射過程中 由于內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力 所以動量守恒 發(fā)射前的總動量為0 發(fā)射后的總動量為 M m v1 mv 以火箭的速度方向為正方向 則 M m v1 mv 0所以v 1 v1燃料燃盡時火箭獲得的最終速度由噴氣速度及質(zhì)量比決定 一火箭噴氣發(fā)動機(jī)每次噴出m 200g的氣體 氣體離開發(fā)動機(jī)噴出時的速度v 1000m s 設(shè)火箭質(zhì)量M 300kg 發(fā)動機(jī)每秒鐘噴氣20次 1 當(dāng)?shù)谌螄姵鰵怏w后 火箭的速度為多大 例3 答案 解析 2m s 三次氣體一次噴出 2 運(yùn)動第1s末 火箭的速度為多大 答案 13 5m s 分析 5 運(yùn)送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后 火箭做加速運(yùn)動的原因是A 燃料推動空氣 空氣反作用力推動火箭B 火箭發(fā)動機(jī)用力將燃料產(chǎn)生的氣體向后推出 氣體的反作用力推動火箭C 火箭吸入空氣 然后向后排出 空氣對火箭的反作用力推動火箭D 火箭燃料燃燒發(fā)熱 加熱周圍空氣 空氣膨脹推動火箭 答案 1 5 盤查拓展點(diǎn) 人船模型 問題的特點(diǎn)和分析1 人船模型 問題兩個原來靜止的物體發(fā)生相互作用時 若所受外力的矢量和為零 則動量守恒 在相互作用的過程中 任一時刻兩物體的速度大小之比等于質(zhì)量的反比 這樣的問題歸為 人船模型 問題 2 人船模型的特點(diǎn) 1 兩物體滿足動量守恒定律 m1v1 m2v2 0 2 運(yùn)動特點(diǎn) 人動船動 人靜船靜 人快船快 人慢船慢 人左船右 人船位移比等于它們質(zhì)量的反比 人船平均速度 瞬時速度 比等于它們質(zhì)量的反比 即 3 應(yīng)用此關(guān)系時要注意一個問題 公式v1 v2和x一般都是相對地面而言的 如圖所示 長為L 質(zhì)量為M的小船停在靜水中 質(zhì)量為m的人從靜止開始從船頭走到船尾 不計水的阻力 求船和人相對地面的位移各為多少 典例1 答案 解析 人船系統(tǒng)mv1 Mv2 如圖所示 一個傾角為 的直角斜面體靜置于光滑水平面上 斜面體質(zhì)量為M 頂端高度為h 今有一質(zhì)量為m的小物體 沿光滑斜面下滑 當(dāng)小物體從斜面頂端自由下滑到底端時 斜面體在水平面上移動的距離是 典例2 答案 解析 0 mx1 Mx2 人船模型 問題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)1 適用條件 1 系統(tǒng)由兩個物體組成且相互作用前靜止 系統(tǒng)總動量為零 2 在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對運(yùn)動的過程中至少有一個方向的動量守恒 如水平方向或豎直方向 2 畫草圖 解題時要畫出各物體的位移關(guān)系草圖 找出各長度間的關(guān)系 注意兩物體的位移是相對同一參考系的位移 6 5 6 課時作業(yè) 1 兩球A B在光滑水平面上沿同一直線 同一方向運(yùn)動 mA 1kg mB 2kg vA 6m s vB 2m s 當(dāng)A追上B并發(fā)生碰撞后 兩球A B速度的可能值是A vA 5m s vB 2 5m sB vA 2m s vB 4m sC vA 4m s vB 7m sD vA 7m s vB 1 5m s 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 雖然題中四個選項均滿足動量守恒定律 但A D兩項中 碰后A的速度vA 大于B的速度vB 必然要發(fā)生第二次碰撞 不符合實(shí)際 而B項既符合實(shí)際情況 也不違背能量守恒定律 故B項正確 1 2 3 4 5 6 7 8 2 多選 如圖甲所示 在光滑水平面上的兩個小球發(fā)生正碰 小球的質(zhì)量分別為m1和m2 圖乙為它們碰撞前后的x t圖象 已知m1 0 1kg 由此可以判斷A 碰前m2靜止 m1向右運(yùn)動B 碰后m2和m1都向右運(yùn)動C m2 0 3kgD 碰撞過程中系統(tǒng)損失了0 4J的機(jī)械能 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 由圖讀出 碰后m2的速度為正方向 說明向右運(yùn)動 m1的速度為負(fù)方向 說明向左運(yùn)動 故B錯誤 由圖求出碰后m2和m1的速度分別為v2 2m s v1 2m s 根據(jù)動量守恒定律得 m1v1 m2v2 m1v1 代入解得 m2 0 3kg 故C正確 1 2 3 4 5 6 7 8 3 多選 質(zhì)量為M和m0的滑塊用輕彈簧連接 以恒定的速度v沿光滑水平面運(yùn)動 與位于正對面的質(zhì)量為m的靜止滑塊發(fā)生碰撞 如圖所示 碰撞時間極短 在此過程中 下列情況可能發(fā)生的是A M m0 m速度均發(fā)生變化 分別為v1 v2 v3 而且滿足 M m0 v Mv1 m0v2 mv3B m0的速度不變 M和m的速度變?yōu)関1和v2 而且滿足Mv Mv1 mv2C m0的速度不變 M和m的速度都變?yōu)関 且滿足Mv M m v D M m0 m速度均發(fā)生變化 M m0速度都變?yōu)関1 m的速度變?yōu)関2 且滿足 M m v0 M m v1 mv2 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 碰撞的瞬間M和m組成的系統(tǒng)動量守恒 m0的速度在瞬間不變 以M的初速度方向為正方向 若碰后M和m的速度變?yōu)関1和v2 由動量守恒定律得 Mv Mv1 mv2 若碰后M和m速度相同 由動量守恒定律得 Mv M m v 1 2 3 4 5 6 7 8 4 如圖所示 質(zhì)量為m2 2kg和m3 3kg的物體靜止放在光滑水平面上 兩者之間有壓縮著的輕彈簧 與m2 m3不拴接 質(zhì)量為m1 1kg的物體以速度v0 9m s向右沖來 為防止沖撞 釋放彈簧將m3物體發(fā)射出去 m3與m1碰撞后粘合在一起 試求 1 m3的速度至少為多大 才能使以后m3和m2不發(fā)生碰撞 答案 解析 1m s 1 2 3 4 5 6 7 8 設(shè)m3發(fā)射出去的速度為v1 m2的速度為v2 以向右的方向為正方向 對m2 m3 由動量守恒定律得 m2v2 m3v1 0 只要m1和m3碰后速度不大于v2 則m3和m2就不會再發(fā)生碰撞 m3和m2恰好不相撞時 兩者速度相等 對m1 m3 由動量守恒定律得 m1v0 m3v1 m1 m3 v2解得 v1 1m s即彈簧將m3發(fā)射出去的速度至少為1m s 1 2 3 4 5 6 7 8 2 為保證m3和m2恰好不發(fā)生碰撞 彈簧的彈性勢能至少為多大 答案 解析 3 75J 對m2 m3及彈簧 由機(jī)械守恒定律得 Ep m3v12 m2v22 3 75J 1 2 3 4 5 6 7 8 5 兩名質(zhì)量相等的滑冰人甲和乙都靜止在光滑的水平冰面上 現(xiàn)在 其中一人向另一個人拋出一個籃球 另一人接球后再拋回 如此反復(fù)進(jìn)行幾次之后 甲和乙最后的速率關(guān)系是A 若甲最先拋球 則一定是v甲 v乙B 若乙最后接球 則一定是v甲 v乙C 只有甲先拋球 乙最后接球 才有v甲 v乙D 無論怎樣拋球和接球 都是v甲 v乙 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 6 如圖所示 具有一定質(zhì)量的小球A固定在輕桿一端 另一端掛在小車支架的O點(diǎn) 用手將小球拉至水平 此時小車靜止于光滑水平面上 放手讓小球擺下與B處固定的橡皮泥碰擊后粘在一起 則在此過程中小車將A 向右運(yùn)動B 向左運(yùn)動C 靜止不動D 小球下擺時 車向左運(yùn)動后又靜止 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 水平方向上 系統(tǒng)不受外力 因此在水平方向上動量守恒 小球下落過程中 水平方向具有向右的分速度 因此為保證動量守恒 小車要向左運(yùn)動 當(dāng)撞到橡皮泥 是完全非彈性碰撞 A球和小車大小相等 方向相反的動量恰好抵消掉 小車會靜止 1 2 3 4 5 6 7 8 7 如圖所示 光滑水平面上有三個滑塊A B C 質(zhì)量關(guān)系是mA mC m mB 開始時滑塊B C緊貼在一起 中間夾有少量炸藥 處于靜止?fàn)顟B(tài) 滑塊A以速度v0正對B向右運(yùn)動 在A未與B碰撞之前 引爆了B C間的炸藥 炸藥爆炸后B與A迎面碰撞 最終A與B粘在一起 以速率v0向左運(yùn)動 求 1 炸藥爆炸過程中炸藥對C的沖量 答案 解析 見解析 1 2 3 4 5 6 7 8 全過程 A B C組成的系統(tǒng)動量守恒mAv0 mA mB v0 mCvC炸藥對C的沖量 I mCvC 0解得 I mv0 方向向右 1 2 3 4 5 6 7 8 2 炸藥的化學(xué)能有多少轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 答案 解析 見解析 炸藥爆炸過程 B和C組成的系統(tǒng)動量守恒mCvC mBvB 0據(jù)能量關(guān)系 E vB2 mvC2解得 E mv02 1 2 3 4 5 6 7 8 8 如圖所示 光滑水平軌道右邊與墻壁連接 木塊A B和半徑為0 5m的光滑圓軌道C靜置于光滑水平軌道上 A B C質(zhì)量分別為1 5kg 0 5kg 4kg 現(xiàn)讓A以6m s的速度水平向右運(yùn)動 之后與墻壁碰撞 碰撞時間為0 3s 碰后速度大小變?yōu)?m s 當(dāng)A與B碰撞后會立即粘在一起運(yùn)動 已知g 10m s2 求 1 A與墻壁碰撞過程中 墻壁對小球平均作用力的大小 答案 解析 50N 1 2 3 4 5 6 7 8 A與墻壁碰撞過程 規(guī)定水平向左為正 對A由動量定理有 Ft mAv2 mA v1 解得F 50N 1 2 3 4 5 6 7 8 2 AB第一次滑上圓軌道所能達(dá)到的最大高度h 答案 解析 0 3m A與B碰撞過程 對A B系統(tǒng) 水平方向動量守恒有 mAv2 mB mA v3A B滑上斜面到最高點(diǎn)的過程 對A B C系統(tǒng) 水平方向動量守恒有 mB mA v3 mB mA mC v4 解得h 0 3m 1 2 3 4 5 6 7 8