2019年高考物理總復習第六章碰撞與動量守恒第2課時碰撞反沖和火箭課件教科版.ppt

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第2課時碰撞反沖和火箭 基礎回顧 核心探究 演練提升 基礎回顧自主梳理 融會貫通 知識梳理 一 碰撞及特點1 碰撞做相對運動的兩個 或幾個 物體相遇而發(fā)生相互作用 在時間內 它們的運動狀態(tài)會發(fā)生變化 2 特點在碰撞現(xiàn)象中 一般都滿足內力外力 可認為相互碰撞的系統(tǒng)動量守恒 很短 顯著 遠大于 注 在同一水平面上發(fā)生彈性正碰 機械能守恒 討論 1 當m1 m2時 v1 v2 2 當m1 m2時 v1 v2 0 v0 v0 0 3 當m1 m2時 v1 0 v2 0 4 當m10 5 當m1 m2時 v1 v0 v2 2v0 三 爆炸和反沖運動1 爆炸爆炸過程中的內力遠大于外力 爆炸的各部分組成的系統(tǒng)總動量 2 反沖運動 1 物體在內力作用下分裂為兩個不同部分并且這兩部分向方向運動的現(xiàn)象 2 反沖運動中 相互作用力一般較大 通常可以用定律來處理 守恒 相反 動量守恒 自主檢測 1 思考判斷 1 質量相等的兩個物體發(fā)生碰撞時 一定交換速度 2 發(fā)生碰撞的兩個物體 機械能是守恒的 3 運送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后 火箭做加速運動的原因是燃料燃燒推動空氣 空氣反作用力推動火箭 4 在沒有空氣的宇宙空間 火箭仍可加速前行 答案 1 2 3 4 2 一小型爆炸裝置在光滑 堅硬的水平鋼板上發(fā)生爆炸 所有碎片均沿鋼板上方的倒圓錐面 圓錐的頂點在爆炸裝置處 飛開 在爆炸過程中 下列關于爆炸裝置的說法中正確的是 A 總動量守恒B 機械能守恒C 水平方向動量守恒D 豎直方向動量守恒 C 解析 爆炸裝置在光滑 堅硬的水平鋼板上發(fā)生爆炸 與鋼板間產(chǎn)生巨大的相互作用力 這個作用力遠遠大于它所受到的重力 但由于鋼板對爆炸裝置的作用力是豎直向上的 因此爆炸裝置在豎直方向動量不守恒 所以爆炸裝置的總動量是不守恒的 而水平方向合力為零 動量守恒 選項A D錯誤 C正確 爆炸時 化學能轉化為機械能 因此 機械能增加 選項B錯誤 3 2018 黑龍江大慶質檢 多選 采取下列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 使噴出的氣體質量更大D 使噴出的氣體密度更小 AC 4 2018 河北石家莊模擬 多選 在一條直線上相向運動的甲 乙兩個小球 它們的動能相等 已知甲球的質量大于乙球的質量 它們正碰后可以發(fā)生的情況是 A 甲球停下 乙球反向運動B 甲球反向運動 乙球停下C 甲 乙兩球都反向運動D 甲 乙兩球都反向運動 且動能仍相等 AC 核心探究分類探究 各個擊破 考點一彈性碰撞與非彈性碰撞 1 對碰撞的理解 1 發(fā)生碰撞的物體間一般作用力很大 作用時間很短 各物體作用前后各自動量變化顯著 物體在作用時間內位移可忽略 2 即使碰撞過程中系統(tǒng)所受合外力不等于零 由于內力遠大于外力 作用時間又很短 故外力的作用可忽略 認為系統(tǒng)的動量是守恒的 3 若碰撞過程中沒有其他形式的能轉化為機械能 則系統(tǒng)碰撞后的總機械能不可能大于碰撞前系統(tǒng)的總機械能 2 物體的碰撞是否為彈性碰撞的判斷彈性碰撞是碰撞過程中無機械能損失的碰撞 遵循的規(guī)律是動量守恒定律和機械能守恒定律 確切地說是碰撞前后系統(tǒng)動量守恒 動能不變 1 題目中明確告訴物體間的碰撞是彈性碰撞 2 題目中明確告訴是彈性小球 光滑鋼球或分子 原子等微觀粒子 碰撞的 都是彈性碰撞 答案 2 針對訓練 2015 全國 卷 35 兩滑塊a b沿水平面上同一條直線運動 并發(fā)生碰撞 碰撞后兩者粘在一起運動 經(jīng)過一段時間后 從光滑路段進入粗糙路段 兩者的位置x隨時間t變化的圖像如圖所示 求 1 滑塊a b的質量之比 答案 1 1 8 2 整個運動過程中 兩滑塊克服摩擦力做的功與因碰撞而損失的機械能之比 答案 2 1 2 考點二多物體碰撞問題 對多個物體參與作用 作用過程又比較復雜的多物體問題 有時讓人覺得眼花繚亂 無從下手 解決這類問題 要善于弄清每一個子過程和在各個子過程中參與作用的物體 對各個子過程的作用特點及物體的運動特征進行深入地分析 歸納和總結 從中探究相應的規(guī)律 找到解題的突破口 典例2 2015 全國 卷 35 如圖 在足夠長的光滑水平面上 物體A B C位于同一直線上 A位于B C之間 A的質量為m B C的質量都為M 三者均處于靜止狀態(tài) 現(xiàn)使A以某一速度向右運動 求m和M之間應滿足什么條件 才能使A只與B C各發(fā)生一次碰撞 設物體間的碰撞都是彈性的 1 子彈射入木塊前的速度 2 若每當小木塊返回到O點或停止在O點時 立即有相同的子彈射入小木塊 并留在其中 則當?shù)?顆子彈射入小木塊后 小木塊沿圓弧軌道能上升的最大高度為多少 考點三爆炸及反沖運動 1 爆炸 1 動量守恒 由于爆炸是在極短的時間內完成的 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)的總動量可看做守恒 2 動能增加 在爆炸過程中 由于有其他形式的能量 如化學能 轉化為動能 所以爆炸前后系統(tǒng)的總動能增加 2 反沖運動是相互作用的物體之間的作用力與反作用力產(chǎn)生的效果 如發(fā)射炮彈時炮身后退 火箭因噴氣而發(fā)射 噴氣式飛機等 1 系統(tǒng)內的不同部分在強大的內力作用下向相反方向運動 通常用動量守恒定律來處理 2 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 3 反沖運動中系統(tǒng)的平均動量也守恒 核心點撥 1 爆炸瞬間動量守恒 機械能增加 能量守恒 2 A B一起滑動 可用動能定理列式 3 第二次滑動 因求時間 可結合牛頓第二定律 運動學公式分析求解 反思總結爆炸 反沖問題的處理方法 1 由于爆炸過程時間極短 內力極大 故爆炸瞬間 即使有外力作用 也可用系統(tǒng)動量守恒定律處理 但爆炸過程中 系統(tǒng)的動能是增加的 2 反沖運動中 一般內力較大 而物體又在內力作用下反向運動 故在反沖運動中 通常用動量守恒定律來處理 但此過程中系統(tǒng)動能也是增加的 針對訓練 導學號58826134 2017 云南昆明二模 課外科技小組制作一只 水火箭 用壓縮空氣壓出水流使火箭運動 假如噴出的水流流量保持為2 10 4m3 s 噴出速度保持為對地10m s 啟動前火箭總質量為1 4kg 則啟動2s末火箭的速度可以達到多少 已知火箭沿水平軌道運動阻力不計 水的密度是103kg m3 答案 4m s 考點四 人船模型 問題 1 人船模型 是動量守恒定律的拓展應用 它把速度和質量關系推廣到質量和位移關系 即由m1v1 m2v2推廣為m1x1 m2x2 2 此結論與人在船上行走的速度大小無關 因此不論是勻速行走還是變速行走 甚至走走停停 往返行走 只要人最終到達船的另一端 那么結論都是一樣的 3 人船模型的適用條件是 總動量 或某一方向上的總動量 為零 典例4 在靜水上浮著一只長為L 3m 質量為M 300kg的小船 船尾站著一質量m1 60kg的人 船尾站著一質量為m2 40kg的小朋友 開始時人和船都靜止 若兩人互換位置 不計水的阻力 則下列說法正確的是 A 后退0 15mB 前進0 3mC 不確定 船的位移與他們運動的速度有關D 不確定 船的位移與他們運動的先后有關 核心點撥 1 兩人的質量大小 決定了船的運動方向 船的運動方向與質量大的人的運動方向相反 2 畫出運動草圖 設出船的位移 表示出兩人的位移 進行求解 A 解析 由于m1的質量大 因此船將后退 設船的位移為x 則m1的位移為L x m2的位移為L x 如圖所示 由平均動量守恒得Mx m2 L x m1 L x 解得x 0 15m 選項A正確 B錯誤 船的運動方向只與質量大的人的運動方向相反 其位移大小與運動快慢和運動先后均無關 選項C D錯誤 針對訓練 導學號58826135 2018 安徽合肥模擬 如圖所示 質量為M 半徑為R的圓環(huán) 靜止在光滑水平面上 有一質量為m的滑塊從與環(huán)心O等高處開始無初速度下滑到達最低點時 關于圓環(huán)的位移 下列說法中正確的是 B 演練提升真題體驗 強化提升 高考模擬 1 反沖問題 2017 全國 卷 14 將質量為1 00kg的模型火箭點火升空 50g燃燒的燃氣以大小為600m s的速度從火箭噴口在很短時間內噴出 在燃氣噴出后的瞬間 火箭的動量大小為 噴出過程中重力和空氣阻力可忽略 A 30kg m sB 5 7 102kg m sC 6 0 102kg m sD 6 3 102kg m s A 解析 火箭和燃氣組成的系統(tǒng)動量守恒 點火升空前系統(tǒng)總動量為零 在燃氣噴出后的瞬間 火箭的動量大小等于燃氣的動量大小 所以火箭的動量大小p mv 0 05 600kg m s 30kg m s 選項A正確 2 碰撞問題 2016 天津卷 9 如圖所示 方盒A靜止在光滑的水平面上 盒內有一小滑塊B 盒的質量是滑塊的2倍 滑塊與盒內水平面間的動摩擦因數(shù)為 若滑塊以速度v開始向左運動 與盒的左 右壁發(fā)生無機械能損失的碰撞 滑塊在盒中來回運動多次 最終相對于盒靜止 則此時盒的速度大小為 滑塊相對于盒運動的路程為 3 彈性碰撞規(guī)律結合運動學規(guī)律的應用 2014 全國 卷 35 如圖 質量分別為mA mB的兩個彈性小球A B靜止在地面上方 B球距地面的高度h 0 8m A球在B球的正上方 先將B球釋放 經(jīng)過一段時間后再將A球釋放 當A球下落t 0 3s時 剛好與B球在地面上方的P點處相碰 碰撞時間極短 碰后瞬間A球的速度恰為零 已知mB 3mA 重力加速度大小g 10m s2 忽略空氣阻力及碰撞中的動能損失 求 1 B球第一次到達地面時的速度 答案 1 4m s 2 P點距離地面的高度 答案 2 0 75m 4 非彈性碰撞問題 2017 天津卷 10 如圖所示 物塊A和B通過一根輕質不可伸長的細繩相連 跨放在質量不計的光滑定滑輪兩側 質量分別為mA 2kg mB 1kg 初始時A靜止于水平地面上 B懸于空中 現(xiàn)將B豎直向上再舉高h 1 8m 未觸及滑輪 然后由靜止釋放 一段時間后細繩繃直 A B以大小相等的速度一起運動 之后B恰好可以和地面接觸 取g 10m s2 空氣阻力不計 求 1 B從釋放到細繩剛繃直時的運動時間t 答案 1 0 6s 2 A的最大速度v的大小 3 初始時B離地面的高度H 拓展增分 彈簧類的慢碰撞問題慢碰撞問題指的是物體在相互作用的過程中 有彈簧 光滑斜面或光滑曲面等 使得作用不像碰撞那樣瞬間完成 并存在明顯的中間狀態(tài) 在研究此類問題時 可以將作用過程分段研究 也可以全過程研究 示例 2018 四川南充模擬 如圖所示 質量為M的滑塊靜止在光滑的水平桌面上 滑塊的光滑弧面底部與桌面相切 一質量為m的小球以速度v0向滑塊滾來 設小球不能越過滑塊 求 1 小球到達最高點時小球和滑塊的速度分別為多少 2 小球上升的最大高度