2019年高考物理总复习第六章碰撞与动量守恒第2课时碰撞反冲和火箭课件教科版.ppt

第2课时碰撞反冲和火箭 基础回顾 核心探究 演练提升 基础回顾自主梳理 融会贯通 知识梳理 一 碰撞及特点1 碰撞做相对运动的两个 或几个 物体相遇而发生相互作用 在时间内 它们的运动状态会发生变化 2 特点在碰撞现象中 一般都满足内力外力 可认为相互碰撞的系统动量守恒 很短 显著 远大于 注 在同一水平面上发生弹性正碰 机械能守恒 讨论 1 当m1 m2时 v1 v2 2 当m1 m2时 v1 v2 0 v0 v0 0 3 当m1 m2时 v1 0 v2 0 4 当m10 5 当m1 m2时 v1 v0 v2 2v0 三 爆炸和反冲运动1 爆炸爆炸过程中的内力远大于外力 爆炸的各部分组成的系统总动量 2 反冲运动 1 物体在内力作用下分裂为两个不同部分并且这两部分向方向运动的现象 2 反冲运动中 相互作用力一般较大 通常可以用定律来处理 守恒 相反 动量守恒 自主检测 1 思考判断 1 质量相等的两个物体发生碰撞时 一定交换速度 2 发生碰撞的两个物体 机械能是守恒的 3 运送人造地球卫星的火箭开始工作后 火箭做加速运动的原因是燃料燃烧推动空气 空气反作用力推动火箭 4 在没有空气的宇宙空间 火箭仍可加速前行 答案 1 2 3 4 2 一小型爆炸装置在光滑 坚硬的水平钢板上发生爆炸 所有碎片均沿钢板上方的倒圆锥面 圆锥的顶点在爆炸装置处 飞开 在爆炸过程中 下列关于爆炸装置的说法中正确的是 A 总动量守恒B 机械能守恒C 水平方向动量守恒D 竖直方向动量守恒 C 解析 爆炸装置在光滑 坚硬的水平钢板上发生爆炸 与钢板间产生巨大的相互作用力 这个作用力远远大于它所受到的重力 但由于钢板对爆炸装置的作用力是竖直向上的 因此爆炸装置在竖直方向动量不守恒 所以爆炸装置的总动量是不守恒的 而水平方向合力为零 动量守恒 选项A D错误 C正确 爆炸时 化学能转化为机械能 因此 机械能增加 选项B错误 3 2018 黑龙江大庆质检 多选 采取下列哪些措施有利于增加火箭的飞行速度 A 使喷出的气体速度增大B 使喷出的气体温度更高C 使喷出的气体质量更大D 使喷出的气体密度更小 AC 4 2018 河北石家庄模拟 多选 在一条直线上相向运动的甲 乙两个小球 它们的动能相等 已知甲球的质量大于乙球的质量 它们正碰后可以发生的情况是 A 甲球停下 乙球反向运动B 甲球反向运动 乙球停下C 甲 乙两球都反向运动D 甲 乙两球都反向运动 且动能仍相等 AC 核心探究分类探究 各个击破 考点一弹性碰撞与非弹性碰撞 1 对碰撞的理解 1 发生碰撞的物体间一般作用力很大 作用时间很短 各物体作用前后各自动量变化显著 物体在作用时间内位移可忽略 2 即使碰撞过程中系统所受合外力不等于零 由于内力远大于外力 作用时间又很短 故外力的作用可忽略 认为系统的动量是守恒的 3 若碰撞过程中没有其他形式的能转化为机械能 则系统碰撞后的总机械能不可能大于碰撞前系统的总机械能 2 物体的碰撞是否为弹性碰撞的判断弹性碰撞是碰撞过程中无机械能损失的碰撞 遵循的规律是动量守恒定律和机械能守恒定律 确切地说是碰撞前后系统动量守恒 动能不变 1 题目中明确告诉物体间的碰撞是弹性碰撞 2 题目中明确告诉是弹性小球 光滑钢球或分子 原子等微观粒子 碰撞的 都是弹性碰撞 答案 2 针对训练 2015 全国 卷 35 两滑块a b沿水平面上同一条直线运动 并发生碰撞 碰撞后两者粘在一起运动 经过一段时间后 从光滑路段进入粗糙路段 两者的位置x随时间t变化的图像如图所示 求 1 滑块a b的质量之比 答案 1 1 8 2 整个运动过程中 两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比 答案 2 1 2 考点二多物体碰撞问题 对多个物体参与作用 作用过程又比较复杂的多物体问题 有时让人觉得眼花缭乱 无从下手 解决这类问题 要善于弄清每一个子过程和在各个子过程中参与作用的物体 对各个子过程的作用特点及物体的运动特征进行深入地分析 归纳和总结 从中探究相应的规律 找到解题的突破口 典例2 2015 全国 卷 35 如图 在足够长的光滑水平面上 物体A B C位于同一直线上 A位于B C之间 A的质量为m B C的质量都为M 三者均处于静止状态 现使A以某一速度向右运动 求m和M之间应满足什么条件 才能使A只与B C各发生一次碰撞 设物体间的碰撞都是弹性的 1 子弹射入木块前的速度 2 若每当小木块返回到O点或停止在O点时 立即有相同的子弹射入小木块 并留在其中 则当第9颗子弹射入小木块后 小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少 考点三爆炸及反冲运动 1 爆炸 1 动量守恒 由于爆炸是在极短的时间内完成的 爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力 所以在爆炸过程中 系统的总动量可看做守恒 2 动能增加 在爆炸过程中 由于有其他形式的能量 如化学能 转化为动能 所以爆炸前后系统的总动能增加 2 反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果 如发射炮弹时炮身后退 火箭因喷气而发射 喷气式飞机等 1 系统内的不同部分在强大的内力作用下向相反方向运动 通常用动量守恒定律来处理 2 反冲运动中 由于有其他形式的能转化为机械能 所以系统的总机械能增加 3 反冲运动中系统的平均动量也守恒 核心点拨 1 爆炸瞬间动量守恒 机械能增加 能量守恒 2 A B一起滑动 可用动能定理列式 3 第二次滑动 因求时间 可结合牛顿第二定律 运动学公式分析求解 反思总结爆炸 反冲问题的处理方法 1 由于爆炸过程时间极短 内力极大 故爆炸瞬间 即使有外力作用 也可用系统动量守恒定律处理 但爆炸过程中 系统的动能是增加的 2 反冲运动中 一般内力较大 而物体又在内力作用下反向运动 故在反冲运动中 通常用动量守恒定律来处理 但此过程中系统动能也是增加的 针对训练 导学号58826134 2017 云南昆明二模 课外科技小组制作一只 水火箭 用压缩空气压出水流使火箭运动 假如喷出的水流流量保持为2 10 4m3 s 喷出速度保持为对地10m s 启动前火箭总质量为1 4kg 则启动2s末火箭的速度可以达到多少 已知火箭沿水平轨道运动阻力不计 水的密度是103kg m3 答案 4m s 考点四 人船模型 问题 1 人船模型 是动量守恒定律的拓展应用 它把速度和质量关系推广到质量和位移关系 即由m1v1 m2v2推广为m1x1 m2x2 2 此结论与人在船上行走的速度大小无关 因此不论是匀速行走还是变速行走 甚至走走停停 往返行走 只要人最终到达船的另一端 那么结论都是一样的 3 人船模型的适用条件是 总动量 或某一方向上的总动量 为零 典例4 在静水上浮着一只长为L 3m 质量为M 300kg的小船 船尾站着一质量m1 60kg的人 船尾站着一质量为m2 40kg的小朋友 开始时人和船都静止 若两人互换位置 不计水的阻力 则下列说法正确的是 A 后退0 15mB 前进0 3mC 不确定 船的位移与他们运动的速度有关D 不确定 船的位移与他们运动的先后有关 核心点拨 1 两人的质量大小 决定了船的运动方向 船的运动方向与质量大的人的运动方向相反 2 画出运动草图 设出船的位移 表示出两人的位移 进行求解 A 解析 由于m1的质量大 因此船将后退 设船的位移为x 则m1的位移为L x m2的位移为L x 如图所示 由平均动量守恒得Mx m2 L x m1 L x 解得x 0 15m 选项A正确 B错误 船的运动方向只与质量大的人的运动方向相反 其位移大小与运动快慢和运动先后均无关 选项C D错误 针对训练 导学号58826135 2018 安徽合肥模拟 如图所示 质量为M 半径为R的圆环 静止在光滑水平面上 有一质量为m的滑块从与环心O等高处开始无初速度下滑到达最低点时 关于圆环的位移 下列说法中正确的是 B 演练提升真题体验 强化提升 高考模拟 1 反冲问题 2017 全国 卷 14 将质量为1 00kg的模型火箭点火升空 50g燃烧的燃气以大小为600m s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出 在燃气喷出后的瞬间 火箭的动量大小为 喷出过程中重力和空气阻力可忽略 A 30kg m sB 5 7 102kg m sC 6 0 102kg m sD 6 3 102kg m s A 解析 火箭和燃气组成的系统动量守恒 点火升空前系统总动量为零 在燃气喷出后的瞬间 火箭的动量大小等于燃气的动量大小 所以火箭的动量大小p mv 0 05 600kg m s 30kg m s 选项A正确 2 碰撞问题 2016 天津卷 9 如图所示 方盒A静止在光滑的水平面上 盒内有一小滑块B 盒的质量是滑块的2倍 滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为 若滑块以速度v开始向左运动 与盒的左 右壁发生无机械能损失的碰撞 滑块在盒中来回运动多次 最终相对于盒静止 则此时盒的速度大小为 滑块相对于盒运动的路程为 3 弹性碰撞规律结合运动学规律的应用 2014 全国 卷 35 如图 质量分别为mA mB的两个弹性小球A B静止在地面上方 B球距地面的高度h 0 8m A球在B球的正上方 先将B球释放 经过一段时间后再将A球释放 当A球下落t 0 3s时 刚好与B球在地面上方的P点处相碰 碰撞时间极短 碰后瞬间A球的速度恰为零 已知mB 3mA 重力加速度大小g 10m s2 忽略空气阻力及碰撞中的动能损失 求 1 B球第一次到达地面时的速度 答案 1 4m s 2 P点距离地面的高度 答案 2 0 75m 4 非弹性碰撞问题 2017 天津卷 10 如图所示 物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳相连 跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧 质量分别为mA 2kg mB 1kg 初始时A静止于水平地面上 B悬于空中 现将B竖直向上再举高h 1 8m 未触及滑轮 然后由静止释放 一段时间后细绳绷直 A B以大小相等的速度一起运动 之后B恰好可以和地面接触 取g 10m s2 空气阻力不计 求 1 B从释放到细绳刚绷直时的运动时间t 答案 1 0 6s 2 A的最大速度v的大小 3 初始时B离地面的高度H 拓展增分 弹簧类的慢碰撞问题慢碰撞问题指的是物体在相互作用的过程中 有弹簧 光滑斜面或光滑曲面等 使得作用不像碰撞那样瞬间完成 并存在明显的中间状态 在研究此类问题时 可以将作用过程分段研究 也可以全过程研究 示例 2018 四川南充模拟 如图所示 质量为M的滑块静止在光滑的水平桌面上 滑块的光滑弧面底部与桌面相切 一质量为m的小球以速度v0向滑块滚来 设小球不能越过滑块 求 1 小球到达最高点时小球和滑块的速度分别为多少 2 小球上升的最大高度