高考物理總復(fù)習(xí)第2節(jié)碰撞反沖和火箭課件

第2節(jié)碰撞反沖和火箭根底過(guò)關(guān)考點(diǎn)研析素養(yǎng)提升根底過(guò)關(guān)緊扣教材·自主落實(shí)一、碰撞及特點(diǎn)1.碰撞做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)(或幾個(gè))物體相遇而發(fā)生相互作用,在

時(shí)間內(nèi),它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)發(fā)生

變化.2.特點(diǎn)在碰撞現(xiàn)象中,一般都滿(mǎn)足內(nèi)力

外力,可認(rèn)為相互碰撞的系統(tǒng)動(dòng)量守恒.根底知識(shí)很短顯著遠(yuǎn)大于二、碰撞類(lèi)型1.彈性碰撞(1)動(dòng)量守恒:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′.(3)推論:彈性碰撞中,質(zhì)量相等、發(fā)生對(duì)心碰撞的兩物體碰后

.即v1′=v2,v2′=v1.交換速度2.非彈性碰撞(1)動(dòng)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|ΔEk|=Ek初-Ek末=Q.3.完全非彈性碰撞(1)動(dòng)量守恒:m1v1+m2v2=(m1+m2)v共.(2)碰撞中機(jī)械能損失最多|ΔEk|=

.三、爆炸和反沖運(yùn)動(dòng)爆炸過(guò)程中的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力,爆炸的各局部組成的系統(tǒng)總動(dòng)量,而機(jī)械能增加.(1)物體在內(nèi)力作用下分為兩個(gè)不同局部并且這兩局部向方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象.(2)反沖運(yùn)動(dòng)中,相互作用力一般較大,通?？梢杂枚蓙?lái)處理.守恒相反動(dòng)量守恒過(guò)關(guān)巧練1.思考判斷

(1)質(zhì)量相等的兩個(gè)物體發(fā)生碰撞時(shí),一定交換速度.(

)×(2)碰撞問(wèn)題中,兩物體一定是接觸的.(

)(3)運(yùn)送人造衛(wèi)星的火箭開(kāi)始工作后,火箭做加速運(yùn)動(dòng)的原因是燃料燃燒的燃?xì)馔苿?dòng)空氣,空氣反作用力推動(dòng)火箭.(

)(4)在空間站外執(zhí)行任務(wù)的宇航員通過(guò)向背離空間站方向噴出氣體,可回到空間站.(

)××√2.(2021·黑龍江大慶質(zhì)檢)(多項(xiàng)選擇)采取以下哪些措施有利于增加火箭的飛行速度()A.使噴出的氣體速度增大 B.使噴出的氣體溫度更高C.使噴出的氣體質(zhì)量更大 D.使噴出的氣體密度更小AC3.[人教版選修3-5·P21·T2]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球的速度可能有不同的值.請(qǐng)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)可能考點(diǎn)研析核心探究·重難突破考點(diǎn)一彈性碰撞與非彈性碰撞1.碰撞現(xiàn)象的特點(diǎn)(1)時(shí)間:過(guò)程持續(xù)時(shí)間即相互作用時(shí)間極短.(2)作用力:在相互作用的過(guò)程中,相互作用力先是急劇增大,然后再急劇減小,平均作用力很大.(3)動(dòng)量守恒條件:系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力,所以,系統(tǒng)即使所受外力之和不為零,外力也可以忽略,系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒.(4)位移:碰撞過(guò)程是在一瞬間發(fā)生的,時(shí)間極短,所以,在物體發(fā)生碰撞的瞬間,可忽略物體的位移,可以認(rèn)為物體在碰撞前后仍在同一位置.(5)能量:在碰撞過(guò)程中,一般伴隨著機(jī)械能的損失,碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)能要小于或等于碰撞前系統(tǒng)的總動(dòng)能.(1)動(dòng)量守恒定律.(2)機(jī)械能不增加.(3)速度要合理.①假設(shè)碰前兩物體同向運(yùn)動(dòng),那么應(yīng)有v后>v前,碰后原來(lái)在前面的物體速度一定增大,假設(shè)碰后兩物體同向運(yùn)動(dòng),那么應(yīng)有v前′≥v后′.②碰前兩物體相向運(yùn)動(dòng),碰后兩物體的運(yùn)動(dòng)方向不可能都不改變.【典例1】(2021·廣東揭陽(yáng)模擬)如圖,水平面上相距為L(zhǎng)=5m的P,Q兩點(diǎn)分別固定一豎直擋板,一質(zhì)量為M=2kg的小物塊B靜止在O點(diǎn),OP段光滑,OQ段粗糙且長(zhǎng)度為d=3m.一質(zhì)量為m=1kg的小物塊A以v0=6m/s的初速度從OP段的某點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng),并與B發(fā)生彈性碰撞.兩物塊與OQ段的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.2,兩物塊與擋板的碰撞時(shí)間極短且均不損失機(jī)械能.重力加速度g=10m/s2,求:(1)A與B在O點(diǎn)碰后瞬間各自的速度;答案:(1)2m/s,方向向左4m/s,方向向右(2)兩物塊各自停止運(yùn)動(dòng)時(shí)的時(shí)間間隔.答案:(2)1s(1)此過(guò)程中子彈和木塊產(chǎn)生的熱量Q;(2)木塊從C點(diǎn)飛出后落地點(diǎn)距B點(diǎn)的距離s.考點(diǎn)二多體碰撞問(wèn)題?審題指導(dǎo)?題干關(guān)鍵獲取信息足夠長(zhǎng)的光滑水平面物體A,B,C運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不受摩擦力物體間碰撞都是彈性碰撞A與C、A與B間碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒,機(jī)械能守恒A以某一速度向右運(yùn)動(dòng),使A只與B,C各發(fā)生一次碰撞A與C碰撞,A反彈后與B碰撞,又反彈,此時(shí)速度等于或小于C的速度1.[小球間的碰撞問(wèn)題](2021·內(nèi)蒙古杭錦后旗檢測(cè))如下圖,在水平光滑直導(dǎo)軌上,靜止放著三個(gè)質(zhì)量均為m=1kg的相同小球A,B,C.現(xiàn)讓A球以v0=2m/s的速度向著B(niǎo)球運(yùn)動(dòng),A,B兩球碰撞后粘在一起,兩球繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)并跟C球碰撞,C球的最終速度vC=1m/s.求:題組訓(xùn)練(1)A,B兩球跟C球相碰前的共同速度為多大(2)兩次碰撞過(guò)程中一共損失了多少動(dòng)能解析:(1)A,B相碰過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒,以向右為正方向,由動(dòng)量守恒定律得mv0=2mv1,解得v1=1m/s.答案:(1)1m/s

(2)1.25J2.[木塊和木板間的碰撞問(wèn)題](2021·山西晉城一模)如下圖,在光滑桌面上靜止放置著長(zhǎng)木板B和物塊C,長(zhǎng)木板B上外表的右端有一物塊A,物塊A與長(zhǎng)木板B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,長(zhǎng)木板足夠長(zhǎng).現(xiàn)讓物塊C以4m/s的初速度向右運(yùn)動(dòng),與木板B發(fā)生碰撞,碰撞后黏在一起.物塊A的質(zhì)量為2kg,長(zhǎng)木板B的質(zhì)量為1kg,物塊C的質(zhì)量為3kg,重力加速度g取10m/s2,試求:(1)C與B碰撞過(guò)程中,損失的機(jī)械能;答案:(1)6J(2)最終A,B,C的速度大小以及A相對(duì)于B運(yùn)動(dòng)的距離.答案:(2)2m/s

1.5m考點(diǎn)三反沖與爆炸類(lèi)問(wèn)題1.爆炸特點(diǎn)(1)由于爆炸是在極短的時(shí)間內(nèi)完成的,爆炸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(guò)程中,系統(tǒng)的總動(dòng)量可看做守恒.(2)在爆炸過(guò)程中,由于有其他形式的能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,所以爆炸前后系統(tǒng)的總動(dòng)能增加.2.反沖運(yùn)動(dòng)由于物體之間的作用力與反作用力的作用,而使兩物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,如發(fā)射炮彈時(shí)炮身后退、火箭因噴氣而發(fā)射、噴氣式飛機(jī)等.(1)系統(tǒng)內(nèi)的不同局部在強(qiáng)大的內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng),可認(rèn)為動(dòng)量守恒.(2)反沖運(yùn)動(dòng)中,由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,所以系統(tǒng)的總機(jī)械能增加.(3)反沖運(yùn)動(dòng)中系統(tǒng)的平均動(dòng)量也守恒.【典例3】如圖,A,B質(zhì)量分別為m1=1kg,m2=2kg,置于小車(chē)C上,小車(chē)的質(zhì)量為m3=1kg,A,B與小車(chē)的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,小車(chē)靜止在光滑的水平面上.某時(shí)刻炸藥爆炸,假設(shè)A,B間炸藥爆炸的能量有12J轉(zhuǎn)化為A,B的機(jī)械能,其余能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.A,B始終在小車(chē)外表水平運(yùn)動(dòng),小車(chē)足夠長(zhǎng),求:(1)炸開(kāi)后A,B獲得的速度大小;(2)A,B在小車(chē)上滑行的時(shí)間各是多少?思路探究?(1)A,B間炸藥爆炸時(shí)滿(mǎn)足什么規(guī)律答案:動(dòng)量守恒,能量守恒.(2)爆炸后A,B都在C上滑動(dòng),誰(shuí)會(huì)與C先相對(duì)靜止答案:爆炸后質(zhì)量較大的物體與C先相對(duì)靜止.(3)最后,A,B和小車(chē)C的速度各是多少答案:最終速度均為零.答案:(1)4m/s

2m/s

(2)0.8s

0.2s(2)爆炸后A,B都在C上滑動(dòng),由于B速度較小,和A加速度大小相等,可知B與C先相對(duì)靜止,設(shè)此時(shí)A的速度為v3,B,C的速度為v4,在該過(guò)程中,ABC組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒.設(shè)該過(guò)程的時(shí)間為t1.根據(jù)動(dòng)量定理,對(duì)A有-μm1gt1=m1v3-m1v1;對(duì)B有-μm2gt1=m2v4-m2v2;對(duì)C有(μm2g-μm1g)t1=m3v4;代入數(shù)據(jù)解得v3=3m/s,v4=1m/s,t1=0.2s.之后,A在C上滑動(dòng)直到相對(duì)靜止,且三者速度都為0,設(shè)A滑動(dòng)的總時(shí)間為t,對(duì)A應(yīng)用動(dòng)量定理,那么-μm1gt=0-m1v1,解得t=0.8s.規(guī)律總結(jié)爆炸、反沖問(wèn)題的注意點(diǎn)(1)由于爆炸過(guò)程時(shí)間極短,因而作用過(guò)程中,物體產(chǎn)生的位移很小,一般可忽略不計(jì),可以認(rèn)為爆炸后仍然從爆炸前的位置以新的動(dòng)量開(kāi)始運(yùn)動(dòng).B題組訓(xùn)練BD考點(diǎn)四人船模型1.“人船模型〞問(wèn)題兩個(gè)原來(lái)靜止的物體,一個(gè)物體在另一個(gè)物體上,通過(guò)其間相互作用力,使兩個(gè)物體向相反方向運(yùn)動(dòng).假設(shè)所受外力的矢量和為零,那么動(dòng)量守恒,在相互作用的過(guò)程中,任一時(shí)刻兩物體的速度大小之比等于質(zhì)量的反比.該類(lèi)情況稱(chēng)為“人船模型〞問(wèn)題.2.“人船模型〞的特點(diǎn)(1)兩物體滿(mǎn)足動(dòng)量守恒定律,即m1v1-m2v2=0.B【針對(duì)訓(xùn)練】如下圖,氣球的質(zhì)量為M,下面拖一條質(zhì)量不計(jì)的軟梯,質(zhì)量為m的人站在軟梯上端距地面為H,氣球保持靜止?fàn)顟B(tài),求:(1)人平安到地面軟梯的最小長(zhǎng)度;(2)假設(shè)軟梯的長(zhǎng)為H,那么人從軟梯上端到下端時(shí),人距地面的高度.素養(yǎng)提升學(xué)科素養(yǎng)·演練提升核心素養(yǎng)【物理方法】系統(tǒng)含彈簧類(lèi)問(wèn)題的處理方法對(duì)兩個(gè)(或兩個(gè)以上)物體與彈簧組成的系統(tǒng)在相互作用的過(guò)程中系統(tǒng)所受外力為零.1.由于彈簧的形變具有彈性勢(shì)能,系統(tǒng)的總動(dòng)能將發(fā)生變化,假設(shè)系統(tǒng)所受的外力和除彈簧彈力以外的內(nèi)力不做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒.2.系統(tǒng)動(dòng)量守恒.3.彈簧處于最長(zhǎng)(最短)狀態(tài)時(shí)兩物體速度相等,彈性勢(shì)能最大.4.彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),彈性勢(shì)能為零.【例如】(2021·山東煙臺(tái)模擬)如下圖,光滑水平直軌道上有三個(gè)質(zhì)量均為m的物塊的左側(cè)固定一輕彈簧(彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不計(jì)).設(shè)A以速度v0朝B運(yùn)動(dòng),壓縮彈簧;當(dāng)A,B速度相等時(shí),B與C恰好相碰并粘連在一起,然后繼續(xù)運(yùn)動(dòng).假設(shè)B和C碰撞過(guò)程時(shí)間極短.求從A開(kāi)始?jí)嚎s彈簧直至與彈簧別離的過(guò)程中.(1)整個(gè)系統(tǒng)損失的機(jī)械能;(2)彈簧被壓縮到最短時(shí)的彈性勢(shì)能.【即學(xué)即練】(2021·河北衡水模擬)如圖,水平面上有一質(zhì)量m=1kg的小車(chē),其右端固定一水平輕質(zhì)彈簧,彈簧左端連接一質(zhì)量m0=1kg的小物塊,小物塊與小車(chē)一起以v0=6m/s的速度向右運(yùn)動(dòng),與靜止在水平面上質(zhì)量M=4kg的小球發(fā)生正碰,碰后小球的速度變?yōu)関=2m/s,碰撞時(shí)間極短,彈簧始終在彈性限度內(nèi),忽略一切摩擦阻力.求:(1)小車(chē)與小球碰撞后瞬間小車(chē)的速度v1;(2)從碰后瞬間到彈簧被壓縮至最短的過(guò)程中,彈簧彈力對(duì)小車(chē)的沖量大小.解析:(1)小車(chē)與小球碰撞過(guò)程,由于時(shí)間極短,滑塊速度不變,根據(jù)動(dòng)量守恒定律有mv0=Mv+mv1,代入數(shù)值,解得v1=-2m/s,即碰撞后小車(chē)向左運(yùn)動(dòng).(2)滑塊、小車(chē)與彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,設(shè)當(dāng)彈簧被壓縮到最短時(shí),小車(chē)的速度為v2,根據(jù)動(dòng)量守恒定律有m0v0+mv1=(m0+m)v2,解得v2=2m/s,設(shè)從碰撞后瞬間到彈簧被壓縮到最短的過(guò)程中,彈簧彈力對(duì)小車(chē)的沖量大小為I,根據(jù)動(dòng)量定理有I=mv2-mv1,解得I=4N·s.答案:(1)2m/s,方向向左(2)4N·s高考模擬1.(2021·全國(guó)Ⅰ卷,14)將質(zhì)量為1.00kg的模型火箭點(diǎn)火升空,50g燃燒的燃?xì)庖源笮?00m/s的速度從火箭噴口在很短時(shí)間內(nèi)噴出.在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g,火箭的動(dòng)量大小為(噴出過(guò)程中重力和空氣阻力可忽略)()A.30kg·m/s B.5.7×102kg·m/sC.6.0×102kg·m/s D.6.3×102kg·m/sA解析:火箭和燃?xì)饨M成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,點(diǎn)火升空前系統(tǒng)總動(dòng)量為零,在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g,火箭的動(dòng)量大小等于燃?xì)獾膭?dòng)量大小,所以火箭的動(dòng)量大小p=mv=0.05×600kg·m/s=30kg·m/s,選項(xiàng)A正確.C3.(2021·全國(guó)Ⅱ卷,24)汽車(chē)A在水平冰雪路面上行駛.駕駛員發(fā)現(xiàn)其正前方停有汽車(chē)B,立即采取制動(dòng)措施,但仍然撞上了汽車(chē)B.兩車(chē)碰撞時(shí)和兩車(chē)都完全停止后的位置如下圖,碰撞后B車(chē)向前滑動(dòng)了4.5m,A車(chē)向前滑動(dòng)了2.0m.A和B的質(zhì)量分別為2.0×103kg和1.5×103kg,兩車(chē)與該冰雪路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.10,兩車(chē)碰撞時(shí)間極短,在碰撞后車(chē)輪均沒(méi)有滾動(dòng),重力加速度大小g=10m/s2.求(1)碰撞后的瞬間B車(chē)速度的大小;答案:(1)3.