碰撞爆炸反沖

1、學案61 碰撞爆炸反沖一、概念規(guī)律題組1下面關(guān)于碰撞的理解正確的是()A碰撞是指相對運動的物體相遇時，在極短時間內(nèi)它們的運動狀態(tài)發(fā)生了顯著變化的過程B在碰撞現(xiàn)象中，一般內(nèi)力都遠遠大于外力，所以可以認為碰撞時系統(tǒng)的總動量守恒C如果碰撞過程中機械能也守恒，這樣的碰撞叫做非彈性碰撞D微觀粒子的碰撞由于不發(fā)生直接接觸，所以不滿足動量守恒的條件，不能應用動量守恒定律求解2一小型爆炸裝置在光滑、堅硬的水平鋼板上發(fā)生爆炸，所有碎片均沿鋼板上方的倒圓錐面(圓錐的頂點在爆炸裝置處)飛開在爆炸過程中，下列關(guān)于爆炸裝置的說法中正確的是()A總動量守恒B機械能守恒C水平方向動量守恒D豎直方向動量守恒圖13質(zhì)量為M和m

2、0的滑塊用輕彈簧連接，以恒定的速度v沿光滑水平面運動，與位于正對面的質(zhì)量為m的靜止滑塊發(fā)生碰撞，如圖1所示，碰撞時間極短，在此過程中，下列哪個或哪些說法是可能發(fā)生的？()AM、m0、m速度均發(fā)生變化，分別為v1、v2、v3，而且滿足(Mm0)vMv1m0v2mv3Bm0的速度不變，M和m的速度變?yōu)関1和v2，而且滿足MvMv1mv2Cm0的速度不變，M、m的速度都變?yōu)関，且滿足Mv(Mm)vDM、m0、m速度均發(fā)生變化，M和m0速度都變?yōu)関，m速度變?yōu)関2，而且滿足(Mm)v0(Mm0)v1mv24步槍的質(zhì)量為4.1 kg，子彈的質(zhì)量為9.6 g，子彈從槍口飛出時的速度為865 m/s，則步槍

3、的反沖速度約為()A2 m/s B1 m/s C3 m/s D4 m/s二、思想方法題組5質(zhì)量為m的小球A，沿光滑水平面以速度v0與質(zhì)量為2m的靜止小球B發(fā)生正碰碰撞后，A球的動能變?yōu)樵瓉淼?/9，那么小球B的速度可能是()A.v0 B.v0 C.v0 D.v06在一條直線上相向運動的甲、乙兩個小球，它們的動能相等，已知甲球的質(zhì)量大于乙球的質(zhì)量，它們正碰后可以發(fā)生的情況是()A甲球停下，乙球反向運動B甲球反向運動，乙球停下C甲、乙兩球都反向運動D甲、乙兩球都反向運動，且動能仍相等一、碰撞現(xiàn)象及彈性碰撞的應用1碰撞的種類及特點分類標準種類特點能量是否守恒彈性碰撞動量守恒，機械能守恒非完全彈性碰撞

4、動量守恒，機械能有損失完全非彈性碰撞動量守恒，機械能損失最大碰撞前后動量是否共線對心碰撞(正碰)碰撞前后速度共線非對心碰撞(斜碰)碰撞前后速度不共線2.碰撞現(xiàn)象滿足的規(guī)律(1)動量守恒定律(2)機械能不增加(3)速度要合理碰前兩物體同向運動，若要發(fā)生碰撞，則應有v后>v前，碰后原來在前的物體速度一定增大，若碰后兩物體同向運動，則應有v前v后.碰前兩物體相向運動，碰后兩物體的運動方向不可能都不改變3彈性碰撞的規(guī)律兩球發(fā)生彈性碰撞時應滿足動量守恒和機械能守恒以質(zhì)量為m1，速度為v1的小球與質(zhì)量為m2的靜止小球發(fā)生正面彈性碰撞為例，則有m1v1m1v1m2v2m1vm1v12 m2v22解得v

5、1，v2結(jié)論：(1)當兩球質(zhì)量相等時，v10，v2v1，兩球碰撞后交換了速度(2)當質(zhì)量大的球碰質(zhì)量小的球時，v1>0，v2>0，碰撞后兩球都向前運動(3)當質(zhì)量小的球碰質(zhì)量大的球時，v1<0，v2>0，碰撞后質(zhì)量小的球被反彈回來【例1】 在可控核反應堆中需要給快中子減速，輕水、重水和石墨等常用作減速劑中子在重水中可與H核碰撞減速，在石墨中與C核碰撞減速上述碰撞可簡化為彈性碰撞模型某反應堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對心正碰，通過計算說明，僅從一次碰撞考慮，用重水和石墨作減速劑，哪種減速效果更好？規(guī)范思維針對訓練1圖2在光滑的水平面上，質(zhì)量為m1的小球A以速率v0向右運動在

6、小球A的前方O點處有一質(zhì)量為m2的小球B處于靜止狀態(tài)，如圖2所示小球A與小球B發(fā)生正碰后小球A、B均向右運動小球B被在Q點處的墻壁彈回后與小球A在P點相遇，PQ1.5PO.假設小球間的碰撞及小球與墻壁之間的碰撞都是彈性的，求兩小球質(zhì)量之比m1/m2.針對訓練2圖3(2011·山東·38(2)如圖3所示，甲、乙兩船的總質(zhì)量(包括船、人和貨物)分別為10m、12m，兩船沿同一直線、同一方向運動，速度分別為2v0、v0.為避免兩船相撞，乙船上的人將一質(zhì)量為m的貨物沿水平方向拋向甲船，甲船上的人將貨物接住，求拋出貨物的最小速度(不計水的阻力)二、子彈打木塊模型及其拓展子彈打木塊這類

7、問題，分析時要抓住動量守恒與能量守恒這兩條主線，根據(jù)所求的量準確地選取研究對象，是對單個物體、還是對系統(tǒng)？各做怎樣的運動？其相對位移(或相對路程)是多少？注意這幾個量的準確求解(1)每個物體的位移：選單個物體為研究對象，然后分別應用動能定理列方程；(2)相對位移(或打進的深度)：選系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)能量守恒列方程(3)系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能等于系統(tǒng)動能的減少量或QFfl相對圖4【例2】 如圖4所示，一質(zhì)量為M的木塊放在光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的子彈以初速度v0水平飛來打進木塊并留在其中，設相互作用力為Ff.試求：(1)子彈、木塊相對靜止時的速度v；(2)此時，子彈、木塊發(fā)生的位移x1、x2以

8、及子彈打進木塊的深度l相分別為多少；(3)系統(tǒng)損失的機械能、系統(tǒng)增加的內(nèi)能分別為多少規(guī)范思維針對訓練3(2009·天津卷)如圖5所示，圖5質(zhì)量m10.3 kg的小車靜止在光滑的水平面上，車長L1.5 m，現(xiàn)有質(zhì)量m20.2 kg可視為質(zhì)點的物塊，以水平向右的速度v02 m/s從左端滑上小車，最后在車面上某處與小車保持相對靜止物塊與車面間的動摩擦因數(shù)0.5，取g10 m/s2，求：要使物體不從車右端滑出，物塊滑上小車左端的速度v0不得超過多少針對訓練4如圖6所示，光滑的水平面上，用彈簧相連接的質(zhì)量均為2 kg的A、B兩物體都以6 m/s的速度向右運動，彈簧處于原長，質(zhì)量為4 kg的物體

9、C靜止在前方，B與C發(fā)生相碰后粘合在一起運動，在以后的運動中，彈簧的彈性勢能的最大值是_圖6【基礎演練】1下列屬于反沖運動的是()A汽車的運動 B直升飛機的運動C火箭發(fā)射過程的運動 D反擊式水輪機的運動2如圖7所示，物體A靜止在光滑的水平面上，A的左邊固定有輕質(zhì)彈簧，與A質(zhì)量相等的物體B以速度v向A運動并與彈簧發(fā)生碰撞，A、B始終沿同一直線運動，則A、B組成的系統(tǒng)動能損失最大的時刻是()圖7A開始運動時 BA的速度等于v時C彈簧壓縮至最短時 DB的速度最小時3(2009·全國卷改編題)質(zhì)量為M的物塊以速度v運動，與質(zhì)量為m的靜止物塊發(fā)生正碰，碰撞后兩者的動量正好相等兩者質(zhì)量之比M/m

10、可能為()A2 B3 C4 D54質(zhì)量相等的A、B兩球在光滑水平面上沿同一直線向同一方向運動，A球的動量是7 kg·m/s，B球的動量是5 kg·m/s，當A球追上B球時發(fā)生碰撞，則碰撞后A、B兩球的動量可能值是()ApA6 kg·m/s，pB6 kg·m/sBpA3 kg·m/s，pB9 kg·m/sCpA2 kg·m/s，pB14 kg·m/sDpA4 kg·m/s，pB17 kg·m/s5如圖8所示，圖8小球A和小球B質(zhì)量相同，球B置于光滑水平面上，當球A從高為h處由靜止擺下，到達最低點時

11、恰好與B相撞，并粘合在一起繼續(xù)擺動，它們能上升的最大高度是()Ah B.hC.h D.h6(2009·廣東深圳模擬)圖9A、B兩球之間壓縮一根輕彈簧，靜置于光滑水平桌面上已知A、B兩球質(zhì)量分別為2m和m.當用板擋住A球而只釋放B球時，B球被彈出落于距桌邊距離為x的水平地面上，如圖9所示問當用同樣的程度壓縮彈簧，取走A左邊的擋板，將A、B同時釋放，B球的落地點距離桌邊距離為()A. B.xCx D.x圖107如圖10所示，水平光滑軌道的寬度和彈簧自然長度均為d.m2的左邊有一固定擋板，m1由圖示位置靜止釋放當m1與m2第一次相距最近時m1速度為v1，在以后的運動過程中()Am1的最小速

12、度是0Bm1的最小速度是v1Cm2的最大速度是v1Dm2的最大速度是v18如圖11所示，圖11在足夠大的光滑水平面上放有兩個質(zhì)量相等的物塊A和B，其中A物塊連接一個輕彈簧并處于靜止狀態(tài)，B物塊以初速度v0向著A物塊運動當物塊與彈簧作用時，兩物塊在同一條直線上運動下列關(guān)于B物塊與彈簧作用的過程中，兩物塊的vt圖象正確的是()題號12345678答案【能力提升】9一炮彈質(zhì)量為m，以一定的傾角斜向上發(fā)射，到達最高點時速度大小為v，炮彈在最高點爆炸成兩塊，其中一塊沿原軌道返回，質(zhì)量為.求：(1)爆炸后的瞬時另一塊的速度大小(2)爆炸過程中系統(tǒng)增加的機械能10(2010·山東理綜·3

13、8(2)如圖12所示，滑塊A、C質(zhì)量均為m，滑塊B質(zhì)量為m.開始時A、B分別以v1、v2的速度沿光滑水平軌道向固定在右側(cè)的擋板運動；現(xiàn)將C無初速度地放在A上，并與A粘合不再分開，此時A與B相距較近，B與擋板相距足夠遠若B與擋板碰撞將以原速率反彈，A與B碰撞將粘合在一起為使B能與擋板碰撞兩次，v1、v2應滿足什么關(guān)系？圖12圖1311如圖13所示，AOB是光滑水平軌道，BC是半徑為R的光滑的1/4固定圓弧軌道，兩軌道恰好相切質(zhì)量為M的小木塊靜止在O點，一個質(zhì)量為m的子彈以某一初速度水平向右射入小木塊內(nèi)，并留在其中和小木塊一起運動，且恰能到達圓弧軌道的最高點C(木塊和子彈均可以看成質(zhì)點)求：(1)

14、子彈射入木塊前的速度；(2)若每當小木塊返回到O點或停止在O點時，立即有相同的子彈射入小木塊，并留在其中，則當?shù)?顆子彈射入小木塊后，小木塊沿圓弧軌道能上升的最大高度為多少？12(2010·新課標·34(2)如圖14所示，圖14光滑的水平地面上有一木板，其左端放有一重物，右方有一豎直的墻重物質(zhì)量為木板質(zhì)量的2倍，重物與木板間的動摩擦因數(shù)為.使木板與重物以共同的速度v0向右運動，某時刻木板與墻發(fā)生彈性碰撞，碰撞時間極短求木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經(jīng)歷的時間設木板足夠長，重物始終在木板上重力加速度為g.學案61碰撞爆炸反沖【課前雙基回扣】1AB碰撞過程中機械能守恒的碰撞為

15、彈性碰撞，C錯動量守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律之一，不僅低速、宏觀物體的運動遵守這一規(guī)律，而且高速、微觀物體的運動也遵守這一規(guī)律，D錯2C爆炸裝置在光滑、堅硬的水平鋼板上發(fā)生爆炸，與鋼板間產(chǎn)生巨大的相互作用力，所以爆炸裝置的總動量是不守恒的，但由于鋼板對爆炸裝置的作用力是豎直向上的，因此爆炸裝置在豎直方向動量不守恒，而水平方向是守恒的爆炸時，化學能轉(zhuǎn)化為機械能，因此，機械能不守恒3BC因為碰撞時間極短，所以m0的速度應該不發(fā)生變化，A錯，D錯碰后M與m的速度可能相同也可能不同，B、C對4A由mvMv可得v2 m/s，A項正確5AB要注意的是，兩球的碰撞不一定是彈性碰撞，A球碰后動能變?yōu)樵瓉淼?/p>

16、1/9，則其速度大小僅為原來的1/3.兩球在光滑水平面上正碰，碰后A球的運動有兩種可能，繼續(xù)沿原方向運動或被反彈當以A球原來的速度方向為正方向時，則vA±v0，根據(jù)兩球碰撞前、后的總動量守恒，有mv00m×v02mvB，mv00m×2mvB.解得：vBv0，vBv0.6AC兩球動能相等，Ek.因m甲>m乙，則p甲>p乙系統(tǒng)總動量大小為，方向為碰前甲球的速度方向，系統(tǒng)動量守恒，碰后的總動量仍為甲球的速度方向若碰后甲球停下，乙球反向能滿足動量守恒，A對；若乙球停下，甲球反向，總動量將反向，B錯碰后甲、乙球都反向運動時，一定滿足甲球后來的動量小于乙球后來的動

17、量；若甲、乙碰后動能仍相等，有p甲>p乙，合動量將反向，動量守恒定律不成立，所以C對，D錯思維提升1碰撞現(xiàn)象特點：(1)作用時在極短的時間內(nèi)產(chǎn)生非常大的作用力(2)彈性碰撞：機械能守恒、動量守恒(3)非彈性碰撞：機械能不守恒、動量守恒(4)完全非彈性碰撞：兩物體合二為一，機械能損失最多，動量守恒2爆炸現(xiàn)象特點：(1)動量守恒(2)動能增加3反沖現(xiàn)象(1)物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運動(2)反沖運動中，相互作用力一般較大，通?？梢杂脛恿渴睾愣蓙硖幚硐嚓P(guān)的運動過程(3)系統(tǒng)的總動能增加【核心考點突破】例1 見解析解析設中子質(zhì)量為mn，靶核質(zhì)量為m，由動量守恒定律，有比較的結(jié)果知：

18、與重水靶核碰后中子速度較小，故重水減速效果更好規(guī)范思維本題是完全彈性碰撞模型，要抓住彈性碰撞的特點：動量守恒、機械能守恒對于“一動碰一靜”模型，還要記住結(jié)論：碰后兩球的速度分別為v1v0，v2v0；若兩球質(zhì)量相等，則互換速度例2 見解析解析(1)由動量守恒得：mv0(Mm)v，子彈與木塊的共同速度為vv0.這樣在第(2)問中如果只讓求l相對，根據(jù)能量守恒定律列上式求解即可另外，F(xiàn)fl相對Q這個結(jié)論要牢記針對訓練122.4v03.5 m/s4.12 J思想方法總結(jié)1力學規(guī)律的選用原則(1)如果要列出各物理量在某一時刻的關(guān)系式，可用牛頓第二定律(2)研究某一物體受到力的持續(xù)作用發(fā)生運動狀態(tài)改變量，

19、一般用動能定律(涉及位移的問題)去解決問題(3)若研究的對象為一物體系統(tǒng)，且它們之間有相互作用，一般用兩個守恒定律去解決問題，但須注意研究的問題是否滿足守恒的條件(4)在涉及相對位移問題時則優(yōu)先考慮能量守恒定律即用系統(tǒng)克服摩擦力所做的總功等于系統(tǒng)機械能的減少量即轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)內(nèi)能的量(5)在涉及有碰撞、爆炸、打擊、繩繃緊等物理現(xiàn)象時，必須注意到一般這些過程均隱含有系統(tǒng)機械能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)化這種問題由于作用時間都極短，故動量守恒定律一般能派上大用場2解答力學綜合題的基本思路和步驟(1)認真審題，明確題目所述的物理情景，確定研究對象(2)分析對象受力及運動狀態(tài)和運動狀態(tài)變化的過程，作草圖(3)

20、根據(jù)運動狀態(tài)變化的規(guī)律確定解題觀點，選擇規(guī)律若用力的觀點解題，要認真分析受力及運動狀態(tài)的變化，關(guān)鍵是求出加速度若用兩大定理求解，應確定過程的始末狀態(tài)的動量(或動能)、分析并求出過程中的沖量(或功)若判斷過程中動量或機械能守恒，根據(jù)題意選擇合適的始末狀態(tài)，列守恒關(guān)系式，一般這兩個守恒定律多用于求某狀態(tài)的速度(率)(4)根據(jù)選擇的規(guī)律列式，有時還需挖掘題目的其他條件(如隱含條件、臨界條件、幾何條件)列補充方程(5)代入數(shù)據(jù)(統(tǒng)一單位)計算結(jié)果，并對結(jié)果的物理意義進行討論3“子彈擊打木塊”模型是典型的動量和能量綜合的問題，此外如右圖所示兩個物塊疊放在一起相對滑動類問題也可看成是“類子彈擊打木塊”模型

21、求解這類問題的基本方法是動量守恒和動能定理(或功能關(guān)系)這類問題是高考命題熱點，請同學們重點體會和領悟【課時效果檢測】1CD2.C3.AB4.A5.C6.D7.B8.D9(1)3v(2)2mv2解析(1)爆炸后其中一塊沿原軌道返回，則該塊炸彈速度大小為v，方向與原方向相反爆炸過程中動量守恒，故mvvv1解得v13v(2)爆炸過程中重力勢能沒有改變爆炸前系統(tǒng)總動能Ekmv2爆炸后系統(tǒng)總動能Ek·v2·(3v)22.5mv2.所以，系統(tǒng)增加的機械能EEkEk2mv2.101.5v2<v12v2或v1v2<v111(1)(2)2R解析(1)第一顆子彈射入木塊的過程，系統(tǒng)