高考物理第一轮复习第六章-专题强化七课件.pptx

1、专题强化七“碰撞类”模 型问题大一轮复习讲义1.本专题主要研究碰撞过程的特点和满足的物理规律，并对碰撞模型进行拓展 分析.2.学好本专题，可以使同学们掌握根据物理情景或解题方法的相同或相似性，进行归类分析问题的能力.3.用到的知识、规律和方法有：牛顿运动定律和匀变速直线运动规律；动量守 恒定律；动能定理和能量守恒定律.专题解读专题解读“物体与物体物体与物体”正碰正碰模型模型1.弹性碰撞碰撞结束后，形变全部消失，动能没有损失，不仅动量守恒，而且初、末动能相等.(1)m1v1m2v2m1v1m2v2模型模型一一基础考点自主悟透讨论：若m1m2，则v10，v2v1(速度交换)；若m1m2，则v10，

2、v20(碰后，两物体沿同一方向运动)；若m1m2，则v1v1，v22v1；若m1m2，则v10(碰后，两物体沿相反方向运动)；若m1m2，则v1v1，v20.2.2.非弹性碰撞碰撞结束后，动能有部分损失.m1v1m2v2m1v1m2v23.3.完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞碰撞结束后，两物体合二为一，以同一速度运动，动能损失最大.m1v1m2v2(m1m2)v4.4.碰撞遵守的原则碰撞遵守的原则(1)动量守恒.(3)速度要合理碰前若同向运动，原来在前的物体速度一定增大，且v前v后.两物体相向运动，碰后两物体的运动方向肯定有一个改变或速度均为零.例1 1如图1所示，质量为m10.2 kg的小物块A

3、，沿水平面与小物块B发生正碰，小物块B的质量为m21 kg.碰撞前瞬间，A的速度大小为v03 m/s，B静止在水平面上.由于两物块的材料未知，将可能发生不同性质的碰撞，已知A、B与地面间的动摩擦因数均为0.2，重力加速度g取10 m/s2，试求碰后B在水平面上滑行的时间.图图1答案见解析解析假如两物块发生的是完全非弹性碰撞，碰后的共同速度为v1，则由动量守恒定律有m1v0(m1m2)v1碰后，A、B一起滑行直至停下，设滑行时间为t1，则由动量定理有(m1m2)gt10(m1m2)v1解得t10.25 s假如两物块发生的是弹性碰撞，碰后A、B的速度分别为vA、vB，则由动量守恒定律有m1v0m1

4、vAm2vB由机械能守恒有设碰后B滑行的时间为t2，则m2gt20m2vB解得t20.5 s可见，碰后B在水平面上滑行的时间t满足0.25 st0.5 s.变式1 1(2019福建泉州市质量检查)在游乐场中，父子两人各自乘坐的碰碰车沿同一直线相向而行，在碰前瞬间双方都关闭了动力，此时父亲的速度大小为v，儿子的速度大小为2v.两车瞬间碰撞后儿子沿反方向滑行，父亲运动的方向不变且经过时间t停止运动.已知父亲和车的总质量为3m，儿子和车的总质量为m，两车与地面之间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，求：(1)碰后瞬间父亲的速度大小和此后父亲能滑行的最大距离；解析设碰后瞬间父亲的速度大小为v1，由动

5、量定理可得3mgt03mv1得v1gt设此后父亲能滑行的最大距离为s，由动能定理可得(2)碰撞过程父亲坐的车对儿子坐的车的冲量大小.答案3mv3mgt解析设碰后瞬间儿子的速度大小为v2，取父亲的运动方向为正方向，由动量守恒定律可得3mvm2v3mv1mv2设碰撞过程父亲坐的车对儿子坐的车的冲量大小为I，由动量定理可得Imv2(m2v)解得I3mv3mgt“滑块滑块弹簧弹簧”碰撞碰撞模型模型基础考点自主悟透模型二模型二模型图示模型特点(1)两个或两个以上的物体与弹簧相互作用的过程中，若系统所受外力的矢量和为零，则系统动量守恒(2)在能量方面，由于弹簧形变会使弹性势能发生变化，系统的总动能将发生变

6、化；若系统所受的外力和除弹簧弹力以外的内力不做功，系统机械能守恒(3)弹簧处于最长(最短)状态时两物体速度相等，弹性势能最大，系统动能通常最小(完全非弹性碰撞拓展模型)(4)弹簧恢复原长时，弹性势能为零，系统动能最大(完全弹性碰撞拓展模型，相当于碰撞结束时)例2 2(2019山东日照市3月模拟)A、B两小球静止在光滑水平面上，用水平轻弹簧相连接，A、B两球的质量分别为m和M(mL2 B.L1L2C.L1L2 D.不能确定解析当弹簧压缩到最短时，两球的速度相同，对题图甲取A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv(mM)v故弹性势能相等，则有：L1L2，故A、B、D错误，C正确.图图2变式2

7、 2两物块A、B用轻弹簧相连，质量均为2 kg，初始时弹簧处于原长，A、B两物块都以v6 m/s的速度在光滑的水平地面上运动，质量为4 kg的物块C静止在前方，如图3所示.已知B与C碰撞后会粘在一起运动.在以后的运动中：(1)当弹簧的弹性势能最大时，物块A的速度为多大？图图3答案3 m/s解析弹簧压缩至最短时，弹性势能最大，由动量守恒定律得：(mAmB)v(mAmBmC)vA解得vA3 m/s(2)系统中弹性势能的最大值是多少？答案12 J解析B、C碰撞过程系统动量守恒mBv(mBmC)vC故vC2 m/s碰后弹簧压缩到最短时弹性势能最大，“滑块滑块斜面斜面”碰撞碰撞模型模型能力考点师生共研模

8、型模型三三模型图示模型特点(1)最高点：m与M具有共同水平速度v共，m不会从此处或提前偏离轨道.系统水平方向动量守恒，mv0(Mm)v共；其中h为滑块上升的最大高度，不一定等于圆弧轨道的高度(完全非弹性碰撞拓展模型)(2)最低点：m与M分离点.水平方向动量守恒，mv0mv1Mv2；例3 3如图4所示，半径均为R、质量均为M、内表面光滑的两个完全相同的 圆槽A和B并排放在光滑的水平面上，图中a、c分别为A、B槽的最高点，b、b分别为A、B槽的最低点，A槽的左端紧靠着竖直墙壁，一个质量为m的小球C从圆槽A顶端的a点无初速度释放.重力加速度为g，求：图图4(1)小球C从a点运动到b点时的速度大小及A

9、槽对地面的压力大小；解得FN3mg由牛顿第三定律可知，小球C对A的压力FNFN3mg，A静止，处于平衡状态，由平衡条件可知，地面对A的支持力FFNMg3mgMg，由牛顿第三定律可知，A对地面的压力FF3mgMg.(2)小球C在B槽内运动所能达到的最大高度；解析B、C组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，小球C在B槽内运动至所能达到的最大高度h处时，两者共速，由动量守恒定律可知mv0(Mm)v(3)B的最大速度的大小.解析当小球回到B槽的底端b点时，B的速度最大，根据动量守恒定律，有mv0mv1Mv2变式3 3(2020甘肃天水市调研)如图5所示，在水平面上依次放置小物块A、C以及曲面劈

10、B，其中A与C的质量相等均为m，曲面劈B的质量M3m，曲面劈B的曲面下端与水平面相切，且曲面劈B足够高，各接触面均光滑.现让小物块C以水平速度v0向右运动，与A发生碰撞，碰撞后两个小物块粘在一起滑上曲面劈B.求：图图5(1)碰撞过程中系统损失的机械能；解析小物块C与物块A发生碰撞粘在一起，以v0的方向为正方向由动量守恒定律得：mv02mv(2)碰后物块A与C在曲面劈B上能够达到的最大高度.解析当小物块A、C上升到最大高度时，A、B、C系统的速度相等.根据动量守恒定律：mv0(mm3m)v1根据机械能守恒得“滑块滑块木板木板”碰撞碰撞模型模型模型四模型四模型图示模型特点(1)若子弹未射穿木块或滑

11、块未从木板上滑下，当两者速度相等时木块或木板的速度最大，两者的相对位移(子弹为射入木块的深度)取得极值(完全非弹性碰撞拓展模型)(2)系统的动量守恒，但机械能不守恒，摩擦力与两者相对位移的乘积等于系统减少的机械能可以看出，子弹(或滑块)的质量越小，木块(或木板)的质量越大，动能损失越多(4)该类问题既可以从动量、能量角度求解，相当于非弹性碰撞拓展模型，也可以从力和运动的角度借助图示求解能力考点师生共研图图6例4 4(2019河南九师联盟质检)如图6所示，在光滑水平面上有B、C两个木板，B的上表面光滑，C的上表面粗糙，B上有一个可视为质点的物块A，A、B、C的质量分别为3m、2m、m.A、B以相

12、同的初速度v向右运动，C以速度v向左运动.B、C的上表面等高，二者发生完全非弹性碰撞但并不粘连，碰撞时间很短.A滑上C后恰好能到达C的中间位置，C的长度为L，不计空气阻力.求：(1)木板C的最终速度大小；解析设水平向右为正方向，B、C碰撞过程中动量守恒：2mvmv(2mm)v1A滑到C上，A、C动量守恒：3mvmv1(3mm)v2(2)木板C与物块A之间的摩擦力Ff大小；解析根据能量关系可知，在A、C相互作用过程中，(3)物块A滑上木板C之后，在木板C上做减速运动的时间t.解析在A、C相互作用过程中，以C为研究对象，由动量定理得Ff tmv2mv1变式4 4(2019四川攀枝花市第二次统考)如

13、图7所示，质量m1 kg的小物块静止放置在固定水平台的最左端，质量M2 kg的小车左端紧靠平台静置在光滑水平地面上，平台、小车的长度均为0.6 m且上表面等高.现对小物块施加一水平向右的恒力F，使小物块开始运动，当小物块到达平台最右端时撤去恒力F，小物块刚好能够到达小车的右端.小物块大小不计，与平台间、小车间的动摩擦因数均为0.5，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)小物块离开平台时速度的大小；图图7答案3 m/s解析设撤去水平向右的恒力F时小物块的速度大小为v0，小物块和小车的共同速度大小为v1.从撤去恒力到小物块到达小车右端过程，以v0的方向为正方向，对小物块和小车组成的系统：由动量守

14、恒：mv0(mM)v1联立以上两式并代入数据得：v03 m/s(2)水平恒力F对小物块冲量的大小.答案5 N s解析设水平恒力F对小物块冲量的大小为I，小物块在平台上相对平台运动的时间为t.小物块在平台上相对平台运动的过程，对小物块：由动量定理：Imgtmv00联立并代入数据得：I5 N s.1.如图1所示，光滑水平面上质量为m12 kg的物块以v02 m/s的初速度冲向质量为m26 kg的静止的光滑圆弧面斜劈体，圆弧部分足够长.求：(1)物块m1刚滑到最高点位置时，二者的速度大小；1234图图1课时精练限时训练 练规范 练速度答案见解析解析物块m1与斜劈体作用过程水平方向动量守恒，且到最高点

15、时共速，以v0方向为正，则有：m1v0(m1m2)v，解得v0.5 m/s；1234(2)物块m1刚从圆弧面滑下后，二者速度大小.答案见解析解析物块m1从滑上圆弧面到从圆弧面滑下过程，水平方向动量守恒，能量守恒，则有：m1v0m1v1m2v2，代入数据得：v11 m/s，v21 m/s；1234(3)若m1m2，物块m1从圆弧面滑下后，二者速度大小.答案见解析解析若m1m2，根据上述分析，物块m1从圆弧面滑下后，交换速度，即v10，v22 m/s.1234图图22.(2019河北唐山市上学期期末)如图2所示，光滑曲面与粗糙平面平滑连接，质量为m23 kg的滑块B静止在光滑曲面的底端，质量为m1

16、2 kg的滑块A由曲面上某一高度H处无初速度释放，滑到底端和滑块B发生弹性正碰，碰后滑块B在平面上滑行的距离为L2 m，已知两滑块与平面间的动摩擦因数均为0.4，重力加速度g10 m/s2.求：(1)滑块B在碰撞后瞬间的速度大小；答案4 m/s解析碰后滑块B减速滑行，由动能定理得：滑块B碰后瞬间的速度：v24 m/s1234(2)滑块A的释放高度.答案1.25 m解析两滑块碰撞，由动量守恒定律和能量守恒定律得：m1v0m1v1m2v2由以上各式解得 H1.25 m3.如图3所示，静止放置在光滑水平面上的A、B、C三个滑块，滑块A、B间通过一水平轻弹簧相连，滑块A左侧紧靠一竖直固定挡板P，某时刻

17、给滑块C施加一个水平冲量使其以初速度v0水平向左运动，滑块C撞上滑块B的瞬间二者粘在一起共同向左运动，弹簧被压缩至最短的瞬间具有的弹性势能为1.35 J，此时撤掉固定挡板P，之后弹簧弹开释放势能，已知滑块A、B、C的质量分别为mAmB0.2 kg，mC0.1 kg，(取 3.16)求：(1)滑块C的初速度v0的大小；1234图图3答案9 m/s1234解析滑块C撞上滑块B的过程中，滑块B、C组成的系统动量守恒，以水平向左为正，根据动量守恒定律得：mCv0(mBmC)v1弹簧被压缩至最短时，滑块B、C速度为零，根据能量守恒定律得：解得：v13 m/s，v09 m/s1234(2)当弹簧弹开后恢复

18、原长的瞬间，滑块B、C的速度大小；答案1.9 m/s解析设弹簧弹开后恢复原长的瞬间，滑块B、C的速度大小为v2，滑块A的大小为v3，根据动量守恒定律得：mAv3(mBmC)v2，根据能量守恒定律得：解得：v21.9 m/s1234(3)从滑块B、C 压缩弹簧至弹簧恢复原长的过程中，弹簧对滑块B、C 整体的冲量.答案1.47 N s，方向水平向右解析设弹簧对滑块B、C整体的冲量为I，选向右为正方向，由动量定理得：Ip(mBmC)(v2v1)解得：I1.47 Ns，方向水平向右.12344.(2019河南郑州市第二次质量预测)如图4甲所示，半径为R0.8 m的四分之一光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，

19、A为轨道最高点，与圆心O等高；B为轨道最低点.在光滑水平面上紧挨B点有一静止的平板车，其质量M3 kg，小车足够长，车的上表面与B点等高，平板车上表面涂有一种特殊材料，物块在上面滑动时，动摩擦因数随物块相对小车左端位移的变化图象如图乙所示.物块(可视为质点)从圆弧轨道最高点A由静止释放，其质量m1 kg，g取10 m/s2.图图41234(1)求物块滑到B点时对轨道压力的大小；答案30 N代入数据解得vB4 m/s代入数据解得FN30 N由牛顿第三定律可知，物块滑到B点时对轨道的压力大小：FNFN30 N1234(2)物块相对小车静止时距小车左端多远？答案1.75 m解析物块滑上小车后，由于水平地面光滑，系统所受合外力为零，所以系统的动量守恒.以向右为正方向，由动量守恒定律得mvB(mM)v代入数据解得v1 m/s解得Q6 J将10.4，x10.5 m代入可解得x1.75 m.大一轮复习讲义专题强化七“碰撞类”模 型问题