碰撞反沖爆炸

第2節(jié)碰撞反沖和爆炸積累必備知識提升關(guān)鍵能力積累必備知識一、彈性碰撞和非彈性碰撞碰撞(1)定義:相對運動的物體相遇時,在極短的時間內(nèi)它們的運動狀態(tài)發(fā)生顯著變化,這個過程就可稱為碰撞。(2)特點:作用時間極短,內(nèi)力(相互作用力)遠

外力,總動量守恒。(3)碰撞分類①彈性碰撞:碰撞過程中機械能

。②非彈性碰撞:碰撞過程中機械能

。③完全非彈性碰撞:碰撞后合為一體,機械能損失

。教材梳理大于守恒不守恒最大二、反沖和爆炸1.反沖(1)定義:當(dāng)物體的一部分以一定的速度離開物體時,剩余部分將獲得一個反向沖量,這種現(xiàn)象叫反沖運動。(2)特點:系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用的內(nèi)力

系統(tǒng)受到的外力。實例:發(fā)射炮彈、發(fā)射火箭等。(3)規(guī)律:遵循動量守恒定律。2.爆炸問題爆炸與碰撞類似,物體間的相互作用時間很短,作用力很大,且

系統(tǒng)所受的外力,所以系統(tǒng)動量

,如爆竹爆炸等。遠大于遠大于守恒三、人船模型1.模型介紹: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

的反比,這樣的問題即為“人船模型”問題。2.模型特點(1)兩物體滿足動量守恒定律:m1v1-m2v2=0。質(zhì)量快慢右質(zhì)量3.m1x1=-m2x2的適用條件(1)系統(tǒng)的總動量守恒或

的動量守恒。(2)構(gòu)成系統(tǒng)的兩物體原來

,因相互作用而反向運動。(3)x1、x2均為沿動量方向相對于同一

的位移。某一方向上靜止參考系情境探究1.如圖所示,5個小球并排放置在光滑的水平面上,其中B、C、D、E這4個小球質(zhì)量相等,而F的質(zhì)量小于B的質(zhì)量,A的質(zhì)量等于F的質(zhì)量。A以速度v0向右運動,所發(fā)生的碰撞均為彈性碰撞,碰撞之后幾個小球靜止,幾個小球運動?答案:因MA<MB,A、B相碰后A向左運動,B向右運動;B、C、D、E質(zhì)量相等,彈性碰撞后,不斷交換速度,最終E有向右的速度,B、C、D靜止;因ME>MF,則E、F都向右運動,即3個小球靜止,3個小球運動。2.有一個質(zhì)量為3m的爆竹斜向上拋出,到達最高點時速度大小為v0、方向水平向右,在最高點爆炸成質(zhì)量不等的兩塊,其中一塊質(zhì)量為2m,速度大小為v,方向水平向右,則另一塊的速度大小是多少?答案:3v0-2v。在最高點水平方向上動量守恒,由動量守恒定律可知,3mv0=2mv+mv′,解得另一塊的速度為v′=3v0-2v。3.如圖所示小船靜止于水面上,站在船尾上的人不斷將物塊拋向船頭的船艙內(nèi),將一定質(zhì)量的物塊拋完后,小船的速度和位移是怎樣的?答案:小船靜止,船向右發(fā)生一定的位移。人、船、物塊構(gòu)成的系統(tǒng)水平方向上動量守恒,據(jù)“人船模型”,物塊動船動,物塊停船靜止;物塊對地發(fā)生向左的位移,則人、船的位移向右。提升關(guān)鍵能力考點一彈性碰撞與非彈性碰撞1.碰撞遵循的三條原則(1)動量守恒定律:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′(3)速度要合理:如果碰前兩物體同向運動,則后面的物體速度必大于前面物體的速度,即v后>v前,否則無法實現(xiàn)碰撞。碰撞后,原來在前面的物體的速度一定增大,且原來在前面的物體速度大于或等于原來在后面的物體的速度,即v前′≥v后′,否則碰撞沒有結(jié)束。如果碰前兩物體相向運動,則碰后兩物體的運動方向不可能都不改變,除非兩物體碰撞后速度均為零。2.彈性碰撞碰撞結(jié)束后,形變?nèi)肯?動能沒有損失,不僅動量守恒,而且初、末動能相等。②若m1>m2,則v1′>0,v2′>0(碰后,兩物體沿同一方向運動);③若m1?m2,則v1′≈v1,v2′≈2v1;④若m1<m2,則v1′<0,v2′>0(碰后,兩物體沿相反方向運動);⑤若m1?m2,則v1′≈-v1,v2′≈0。[例題](2020·湖北十堰調(diào)研)如圖所示,水平地面上有兩個靜止的物塊A和B,A、B的質(zhì)量分別為m1=2kg,m2=1kg,它們與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5?，F(xiàn)對物塊A施加一大小I=40N·s,水平向右的瞬時沖量,使物塊A獲得一個初速度,t=1s后與物塊B發(fā)生彈性碰撞,且碰撞時間很短,A、B兩物塊均可視為質(zhì)點,重力加速度g取10m/s2。(1)求A與B碰撞前瞬間,物塊A的速度大小;解析:(1)設(shè)物塊A獲得的初速度為v0,則I=m1v0A與B碰撞前的運動過程有v1=v0-at其中a=μg解得A與B碰撞前瞬間,物塊A的速度大小為v1=15m/s。答案:(1)15m/s

(2)若物塊B的正前方20m處有一危險區(qū)域,請通過計算判斷碰撞后物塊A、B是否會到達危險區(qū)域。答案:(2)見解析[能力演練1](2020·福建福州期中)甲、乙兩球在水平光滑軌道上向同方向運動,已知它們的動量分別是p1=5kg·m/s,p2=7kg·m/s,甲從后面追上乙并發(fā)生碰撞,碰后乙球的動量變?yōu)?0kg·m/s,則兩球質(zhì)量m1與m2間的關(guān)系可能是(

)A.m1=m2 B.2m1=m2C.4m1=m2 D.6m1=m2C[能力演練2](2020·全國Ⅲ卷,15)甲、乙兩個物塊在光滑水平桌面上沿同一直線運動,甲追上乙,并與乙發(fā)生碰撞,碰撞前后甲、乙的速度隨時間的變化如圖中實線所示。已知甲的質(zhì)量為1kg,則碰撞過程兩物塊損失的機械能為(

)A.3J B.4J C.5J D.6JA考點二反沖與爆炸類問題多維訓(xùn)練1.(反沖類問題)(2020·山東濰坊檢測)某中學(xué)航天興趣小組的同學(xué)將靜置在地面上的質(zhì)量為M(含水)的自制“水火箭”釋放升空,在極短的時間內(nèi),質(zhì)量為m的水以相對地面為v0的速度豎直向下噴出。已知重力加速度為g,空氣阻力不計,下列說法正確的是(

)D2.(爆炸類問題)(2020·湖南邵陽模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的炮彈運動到水平地面O點正上方時速度沿水平方向,離地面高度為h,炮彈動能為E,此時發(fā)生爆炸,炮彈炸為質(zhì)量相等的兩部分,兩部分的動能之和為2E,速度方向仍沿水平方向,爆炸時間極短,重力加速度為g,不計空氣阻力和火藥的質(zhì)量,求炮彈的兩部分落地點之間的距離。練后總結(jié)(1)反沖運動的三點說明作用原理反沖運動是系統(tǒng)內(nèi)物體之間的作用力和反作用力產(chǎn)生的效果動量守恒反沖運動中系統(tǒng)不受外力或內(nèi)力遠大于外力,所以反沖運動遵循動量守恒定律機械能增加反沖運動中,由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機械能,所以系統(tǒng)的總機械能增加(2)爆炸現(xiàn)象的三個規(guī)律動量守恒爆炸物體間的相互作用力遠遠大于受到的外力,所以在爆炸過程中,系統(tǒng)的總動量守恒動能增加在爆炸過程中,有其他形式的能量(如化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為動能位置不變爆炸的時間極短,因而作用過程中物體產(chǎn)生的位移很小,可以認為爆炸后各部分仍然從爆炸前的位置以新的動量開始運動考點三人船模型1.模型探究2.模型特征(1)開始整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。(2)系統(tǒng)不受外力,僅在內(nèi)力作用下各自向相反方向做變速運動。(3)“人船模型”的遷移——類人船模型(瞬時過程):如爆炸、發(fā)射炮彈和火箭、射擊子彈、噴出氣體或液體、跳車、扔出物體、推出物體、原子核衰變等。3.物理規(guī)律動量規(guī)律:系統(tǒng)總動量為零;系統(tǒng)或系統(tǒng)在某方向上動量守恒。涉及速度:m1v1-m2v2=0(v1、v2為速度大小)。涉及位移:m1x1=-m2x2。[例題](2020·河北邯鄲模擬)有一條捕魚小船停靠在湖邊碼頭,小船又窄又長,一位同學(xué)想用一個卷尺測量它的質(zhì)量。他進行了如下操作:首先將船平行碼頭自由停泊,然后他輕輕從船尾上船,走到船頭后停下,而后輕輕下船,用卷尺測出船后退的距離d和船長L。已知他自身的質(zhì)量為m,則船的質(zhì)量為(

)B[能力演練1](多選)如圖所示,繩長為l,小球質(zhì)量為m,小車質(zhì)量為M,將小球向右拉至水平后放手,則(水平面光滑)(

)BD