（江浙選考1）2020版高考物理總復習 第十五章 動量守恒定律 第35講 碰撞與反沖運動課件.ppt

1、第35講碰撞與反沖運動,考點一,考點二,實驗,碰撞 核心知識整合 1.碰撞 (1)碰撞特征:作用時間。作用力變化。 內(nèi)力外力。滿足。 (2)碰撞的分類及特點 彈性碰撞:動量,機械能。 非彈性碰撞:動量,機械能。 完全非彈性碰撞:動量,機械能損失。 2.爆炸現(xiàn)象 爆炸過程中內(nèi)力遠大于外力,爆炸的各部分組成的系統(tǒng)總動量。,短,快,遠大于,動量守恒,守恒,守恒,守恒,不守恒,守恒,最多,守恒,考點一,考點二,實驗,關鍵能力提升 命題點一彈性碰撞 【例1】 如圖所示,兩滑塊A、B在光滑水平面上沿同一直線相向運動,滑塊A的質量為m,速度大小為2v0,方向向右,滑塊B的質量為2m,速度大小為v0,方向向左

2、,兩滑塊發(fā)生彈性碰撞后的運動狀態(tài)是() A.A和B都向左運動 B.A和B都向右運動 C.A靜止,B向右運動 D.A向左運動,B向右運動,答案,解析,考點一,考點二,實驗,命題點二非彈性碰撞 【例2】 (多選)兩個小球A、B在光滑水平面上相向運動,已知它們的質量分別是m1=4 kg,m2=2 kg,A的速度v1=3 m/s(設為正),B的速度v2=-3 m/s,則它們發(fā)生正碰后,其速度可能分別是() A.均為1 m/s B.-1.5 m/s和6 m/s C.+2 m/s和-1 m/s D.-1 m/s和5 m/s,答案,解析,考點一,考點二,實驗,【例3】 如圖所示,質量分別為1 kg、3 kg

3、的滑塊A、B位于光滑水平面上,現(xiàn)使滑塊A以4 m/s的速度向右運動,與左側連有輕彈簧的滑塊B發(fā)生碰撞。求二者在發(fā)生碰撞的過程中: (1)彈簧壓縮到最短時A、B共同速度是多少? (2)彈簧的最大彈性勢能是多少? (3)滑塊B的最大速度是多少。,易錯警示碰撞問題中涉及到極值問題時,一般為兩物體具有共同速度的時刻。,答案:(1)1 m/s(2)6 J(3)2 m/s,考點一,考點二,實驗,考點一,考點二,實驗,方法技巧三種碰撞問題的探討,考點一,考點二,實驗,考點一,考點二,實驗,反沖運動、火箭 核心知識整合 反沖 1.定義:靜止或運動的物體通過分離出部分物質,而使自身在反方向獲得加速的現(xiàn)象。 2.

4、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。 3.動量:反沖運動中系統(tǒng) 或,所以反沖運動遵循動量守恒定律。 4.機械能:反沖運動中,由于有其他形式的能轉化為機械能,所以系統(tǒng)的總機械能增加。,不受外力 內(nèi)力遠大于外力,考點一,考點二,實驗,關鍵能力提升 命題點一人船模型(系統(tǒng)動量守恒) 【例4】 (2017浙江余姚中學期中)質量為m的人站在質量為M、長為L的靜止小船的右端,小船的左端靠在岸邊(如圖所示),當他向左走到船的左端時,船左端離岸的距離是(),答案,解析,考點一,考點二,實驗,命題點二系統(tǒng)某方向動量守恒 【例5】 如圖所示,質量為M的槽體放在光滑水平面上,內(nèi)有半徑為R的半

5、圓形軌道,其左端緊靠一個固定在地面上的擋板。質量為m的小球從A點由靜止釋放,若槽內(nèi)光滑,求小球上升的最大高度。,考點一,考點二,實驗,考點一,考點二,實驗,命題點三爆炸模型 【例6】 一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進入太空預定位置,由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離。已知前部分的衛(wèi)星質量為m1,后部分的箭體質量為m2,分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行,若忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質量的變化,則分離后衛(wèi)星的速率v1為(),答案,解析,考點一,考點二,實驗,【例7】 由于外太空是真空,飛行器在加速過程中一般是使用火箭推進器,火箭在工作時利用電場加速帶電粒子,形成向外發(fā)射的粒子流而對飛行器產(chǎn)生反沖力,由于

6、阻力極小,只需一點點動力即可以達到很高的速度。我國發(fā)射的實踐9號攜帶的衛(wèi)星上第一次使用了離子電推力技術,從此為我國的航天技術開啟了一扇新的大門。此前該種技術一直被美俄等航天強國所壟斷。已知飛行器的質量為M,發(fā)射的是2價氧離子,發(fā)射功率為P,加速電壓為U,每個氧離子的質量為m,元電荷為e,原來飛行器靜止,不計發(fā)射氧離子后飛行器質量的變化,求: (1)射出的氧離子速度; (2)每秒鐘射出的氧離子數(shù); (3)射出氧離子后飛行器開始運動的加速度。,考點一,考點二,實驗,考點一,考點二,實驗,探究碰撞中的不變量 核心知識整合 1.實驗裝置圖 2.實驗目的 探究碰撞中的不變量,并在探究過程中進一步體驗探究

7、的過程和方法。,考點一,考點二,實驗,3.實驗原理 在一維碰撞中,測出物體的質量和碰撞前后的速度,探究碰撞中的不變量。 質量較大的A球從斜槽上滾下,與放在斜槽前邊小支柱上另一質量較小的B球發(fā)生碰撞,碰撞后各自做平拋運動。由于兩球下落的高度相同,故它們的運動時間相等,用作時間單位,則小球飛出時的水平速度在數(shù)值上就可用代替。因此,只要測出兩小球的質量m1、m2和不放被碰小球時入射小球在空中飛行的,以及入射小球與被碰小球碰撞后在空中飛行的,進而探究碰撞中的不變量。,小球飛行時間,它飛行的水平距離,水平距離OP,水平距離OM和ON,考點一,考點二,實驗,4.實驗器材 斜槽,重垂線,大小相等而質量不等的

8、小球兩個,白紙,復寫紙,刻度尺,圓規(guī),三角板,天平,游標卡尺。 5.實驗步驟 (1)測質量與直徑:用天平測出兩個小球的質量m1、m2(m1m2),用游標卡尺測出小球直徑D,并選定質量大的小球為。 (2)安裝:按實驗裝置圖安裝好實驗裝置,將斜槽固定在桌邊,并使水平,調(diào)節(jié)小支柱的高度,使入射小球與被碰小球在同一高度。 (3)鋪紙:在水平地面上鋪上白紙,且在白紙上鋪放復寫紙,記下重垂線所指位置O。,入射小球,斜槽末端的切線,考點一,考點二,實驗,(4)放球找點:不放被碰小球,讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由落下,重復10次,用把所有的小球落點圈在里面,圓心P就是入射小球不碰時的落點。 (5)碰撞找

9、點:把被碰小球放在小支柱上,讓入射小球_滾下,重復10次。用步驟(4)方法,將碰后兩球的落點位置M、N標出,如圖所示。 (6)探究:連結ON,且取OO=2r(r為小球半徑)。測量線段OP、OM、ON的長度,用m1OP與m1OM+m2ON比較,從而探究結論。,盡可能小的圓,從同一高度自由,考點一,考點二,實驗,6.注意事項 (1)實驗中必須保持斜槽末端切線水平。 (2)小球每次必須從同一高度,并且要高度適當,使其以適當?shù)乃剿俣冗\動,從而減小誤差。 (3)入射球應選質量大的,被碰球應選質量小的。 (4)測兩球各段水平距離時,要明確各自球心的對應點。 (5)如果裝置沒有小支柱,如下圖,驗證表達式為

10、m1OP=m1OM+m2ON。,無初速度滑下,考點一,考點二,實驗,7.誤差分析 (1)難以做到準確正碰。(2)斜槽末端若不水平,得不到準確的平拋運動。(3)O、P、M、N各點定位不準確,測量和作圖有偏差。,考點一,考點二,實驗,關鍵能力提升 命題點一平拋運動模型 【例8】 (實驗原理、操作)如圖所示,在驗證動量守恒定律實驗中,P為入射球A未與被碰球B碰撞時的落點,M為它與B球碰后的落點,N為B球的落點。 (1)這個實驗對小球質量MA和MB的要求是MA(選填“”“=”或“”)MB。,考點一,考點二,實驗,(2)(多選)在下列選項中,哪些是本次實驗必須進行的測量?() A.水平槽上未放B球時,測

11、量A球落點位置到O點的距離 B.A球與B球碰撞后,測量A球落點位置到O點的距離 C.測量A球或B球直徑 D.測量A球或B球的質量(或兩球質量之比) E.測量G點相對于水平槽面的高度 (3)用圖中標出的符號和測出的數(shù)據(jù)列出驗證動量守恒的表達式為。,答案:(1)(2)ABD(3)MAOP=MAOM+MBON,考點一,考點二,實驗,考點一,考點二,實驗,命題點二氣墊導軌模型 【例9】 (2018浙江十校聯(lián)盟)物理小組利用頻閃照相和氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的試驗。步驟如下: 用天平測出滑塊A、B的質量分別為200 g和300 g; 安裝好氣墊導軌,調(diào)節(jié)氣墊導軌的調(diào)節(jié)旋鈕,使導軌水平; 向氣墊導

12、軌通入壓縮空氣; 把A、B兩滑塊放到導軌上,并給它們一個初速度,同時開始閃光照相,閃光的時間間隔設定為t=0.2 s。照片如圖:該組同學結合實驗過程和圖象分析知:該圖象是閃光4次攝得的照片,在這4次閃光的瞬間,A、B兩滑塊均在080 cm刻度范圍內(nèi);第一次閃光時,滑塊A恰好通過x=55 cm處,滑塊B恰好通過x=70 cm處;碰撞后有一個物體處于靜止狀態(tài)。請問:,考點一,考點二,實驗,(1)以上情況說明碰后(選填“A”或“B”)物體靜止,滑塊碰撞位置發(fā)生在cm處; (2)滑塊碰撞時間發(fā)生在第一次閃光后s; (3)設向右為正方向,試分析碰撞前兩滑塊的質量與速度乘積之和是 kgm/s,碰撞后兩滑塊

13、的質量與速度乘積之和是 kgm/s,以上實驗結果說明在碰撞過程中保持不變的物理量是。,答案:(1)B60 (2)0.1(3)-0.2-0.2碰撞前后兩物體的質量與速度的乘積之和,考點一,考點二,實驗,考點一,考點二,實驗,命題點三單擺模型 【例10】 如圖所示裝置來驗證動量守恒定律,質量為mA的鋼球A用細線懸掛于O點,質量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的小支柱N上,O點到A球球心的距離為L,使懸線在A球釋放前伸直,且線與豎直線夾角為,A球釋放后擺到最低點時恰與B球正碰,碰撞后A球把輕質指示針OC推移到與豎直線夾角處,B球落到地面上,地面上鋪有一張蓋有復寫紙的白紙D,保持角度不變,多次重復上述

14、實驗,白紙上記錄到多個B球的落點。 (1)圖中s應是B球初始位置到的水平距離。 (2)為了驗證兩球碰撞過程動量守恒,應測得的物理量有:。,答案:(1)落地點(2)mA,mB,L,H,s,考點一,考點二,實驗,1,2,3,4,5,1.如圖所示,兩個大小相等、質量均為1 kg的小球A、B靜止在光滑水平面上,現(xiàn)給小球A水平向右的瞬時沖量I=2 Ns,小球A向右運動并與小球B發(fā)生對心碰撞,兩小球碰撞過程中系統(tǒng)的機械能損失可能為() A.0.8 JB.1.2 J C.1.6 JD.2 J,答案,解析,1,2,3,4,5,2.如圖所示,在光滑水平面上,有質量分別為3m和m的A、B兩滑塊,它們中間夾著(不相

15、連)一根處于壓縮狀態(tài)的輕質彈簧,由于被一根細繩拉著而處于靜止狀態(tài)。則下列說法正確的是() A.剪斷細繩,在兩滑塊脫離彈簧后,A、B兩滑塊的動量大小之比pApB=31 B.剪斷細繩,在兩滑塊脫離彈簧后,A、B兩滑塊的速度大小之比vAvB=31 C.剪斷細繩,在兩滑塊脫離彈簧后,A、B兩滑塊的動能之比EkAEkB=13 D.剪斷細繩到兩滑塊脫離彈簧過程中,彈簧對A、B兩滑塊做功之比WAWB=11,答案,解析,1,2,3,4,5,3.(多選)A、B兩船的質量均為m,都靜止在平靜的湖面上,現(xiàn)A船上質量為 的人,以對地水平速度v從A船跳到B船,再從B船跳到A船,經(jīng)n次跳躍后,人停在B船上,不計水的阻力,

16、則() A.A、B兩船速度大小之比為23 B.A、B(包括人)兩船動量大小之比為11 C.A、B(包括人)兩船動能之比為32 D.A、B(包括人)兩船動能之比為11,答案,解析,1,2,3,4,5,4.(2018浙江11月選考) 圖1 小明做“探究碰撞中的不變量”實驗的裝置如圖1所示,懸掛在O點的單擺由長為l的細線和直徑為d的小球A組成,小球A與放置在光滑支撐桿上的直徑相同的小球B發(fā)生對心碰撞,碰撞后小球A繼續(xù)擺動,小球B做平拋運動。,1,2,3,4,5,(1)小明用游標卡尺測小球A直徑如圖2所示,則d= mm。又測得了小球A質量m1,細線長度l,碰撞前小球A拉起的角度和碰撞后小球B做平拋運動的水平位移x、豎直下落高度h。為完成實驗,還需要測量的物理量有:。 圖2 (2)若A、B兩球碰后粘在一起形成新單擺,其周期(選填“小于”“等于”或“