第七章 第3講 碰撞模型及拓展高考物理一輪復(fù)習(xí)課件

1.理解碰撞的種類及其遵循的規(guī)律.2.會分析、計(jì)算“滑塊—彈簧”模型有關(guān)問題.3.理解“滑塊—斜(曲)面”模型與碰撞的相似性，會解決相關(guān)問題.【目標(biāo)要求】第3講碰撞模型及拓展1.碰撞：碰撞是指物體間的相互作用持續(xù)時(shí)間很短，而物體間相互作用力

的現(xiàn)象.2.特點(diǎn)：在碰撞現(xiàn)象中，一般都滿足內(nèi)力

外力，可認(rèn)為相互碰撞的系統(tǒng)動量守恒.基礎(chǔ)回扣很大遠(yuǎn)大于第3講碰撞模型及拓展3.分類:

動量是否守恒機(jī)械能是否守恒彈性碰撞守恒_____非彈性碰撞守恒有損失完全非彈性碰撞守恒損失_____守恒最大第3講碰撞模型及拓展一、碰撞模型1.分類:(1)完全非彈性碰撞:12v1v212v共注意：動量守恒里的v要考慮方向第3講碰撞模型及拓展一、碰撞模型1.分類:(2)非彈性碰撞:12v1v212v1/v2/12v共注意：形變部分恢復(fù)、碰后分開第3講碰撞模型及拓展一、碰撞模型1.分類:(3)彈性碰撞:12v1v212v1/v2/12v共①若兩球質(zhì)量相等:結(jié)論：彈性碰撞質(zhì)量相等兩球交換速度第3講碰撞模型及拓展一、碰撞模型1.分類:(3)彈性碰撞:12v1v212v1/v2/12v共②若m1>>m2,且V2=0：第3講碰撞模型及拓展一、碰撞模型1.分類:(3)彈性碰撞:12v1v212v1/v2/12v共③若m1<<m2,且V2=0:④V2/-V1/=V1-V2分離速度等于接近速度思考：非彈性碰撞和完全非彈性碰撞的分離速度與接近速度是什么關(guān)系？12v1v212v1/v2/12v共V2/-V1/=V1-V212v1v212v1/v2/12v共12v1v212v共12v共V2/-V1/<V1-V2V2/-V1/=0第3講碰撞模型及拓展一、碰撞模型1.分類:2.基本規(guī)律:①動量守恒：②動能不增加：③且要符合實(shí)際情況：一切碰撞滿足的規(guī)律12v1v212v1/v2/12v共即：V1-V2≥V2/-V1/≥0V1>V2V2/>V1/典例、在光滑水平面上，一質(zhì)量為m，速度大小為v的A球與質(zhì)量為3m靜止的B球發(fā)生正碰，碰撞可能是彈性的，也可能是非彈性的，則碰后B球的速度大小可能是（）A．0.1v B．0.25v C．0.50v D．vBC典例、兩球A、B在光滑的水平面上沿同一直線、同一方向運(yùn)動，mA＝1kg，mB＝2kg，vA＝6m/s，vB＝2m/s。當(dāng)A追上B并發(fā)生碰撞后，兩球A、B速度的可能值是(

)A．vA′＝5m/s，vB′＝2.5m/sB．vA′＝2m/s，vB′＝4m/sC．vA′＝－4m/s，vB′＝7m/sD．vA′＝7m/s，vB′＝1.5m/sB第3講碰撞模型及拓展一、碰撞模型二、類碰撞模型1.彈簧類:v0vBvAv共AEpm=vA=vB=①不栓接第3講碰撞模型及拓展一、碰撞模型二、類碰撞模型1.彈簧類:思考2、彈簧最短和最長時(shí)彈性勢能是否相等？②栓接思考1、彈簧最短和最長時(shí)共速的速度是否相等？思考3、釋放m1,但在m2未離開擋板的過程中系統(tǒng)動量是否守恒？思考4、m2離開擋板后的過程中m1的最小速度是否未零？第3講碰撞模型及拓展一、碰撞模型二、類碰撞模型1.彈簧類:2.斜面類:水平方向動量守恒、機(jī)械能守恒0m/sv0hmv共2.斜面類:水平方向動量守恒、機(jī)械能守恒0m/sv0hmv共vmvM2.斜面類:水平方向動量守恒、機(jī)械能守恒0m/sv0hmv共vmvM3.曲面類:水平方向動量守恒、機(jī)械能守恒v共注意：物體若到1/4圓弧最高點(diǎn)，水平方向必然共速vy豎直方向可以有速度，從而脫離軌道，但必然會落回軌道后，從軌道低端離開vmvM例1如圖1所示，粗糙的水平面連接一個豎直平面內(nèi)的半圓形光滑軌道，其半徑為R＝0.1m，半圓形軌道的底端放置一個質(zhì)量為m＝0.1kg的小球B，水平面上有一個質(zhì)量為M＝0.3kg的小球A以初速度v0＝4.0m/s開始向著小球B運(yùn)動，經(jīng)過時(shí)間t＝0.80s與B發(fā)生彈性碰撞，設(shè)兩個小球均可以看作質(zhì)點(diǎn)，它們的碰撞時(shí)間極短，且已知小球A與桌面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.25，g取10m/s2.求：(1)兩小球碰前A的速度大小vA；(2)小球B運(yùn)動到最高點(diǎn)C時(shí)對軌道的壓力大小.解:(1)A:－μMgt＝MvA－Mv0得vA＝2m/s.(2)A、B:MvA＝MvA′＋mvB得vA′＝1m/s，vB＝3m/s得FN＝4N由牛三定律FN/＝FN=4N.1.(碰撞可能性)如圖2所示，在光滑水平面上有直徑相同的a、b兩球，在同一直線上運(yùn)動，選定向右為正方向，兩球的動量分別為pa＝6kg·m/s、pb＝－4kg·m/s.當(dāng)兩球相碰之后，兩球的動量可能是()A.pa＝－6kg·m/s、pb＝4kg·m/sB.pa＝－6kg·m/s、pb＝8kg·m/sC.pa＝－4kg·m/s、pb＝6kg·m/sD.pa＝2kg·m/s、pb＝0跟進(jìn)訓(xùn)練C解析根據(jù)碰撞過程中動量守恒可知碰撞后的總動量等于原來總動量

2kg·m/s，A選項(xiàng)碰后的總動量為－2kg·m/s，動量不守恒，故A錯誤；B選項(xiàng)碰后a球的動能不變，b球的動能增加了，不符合機(jī)械能不增加的規(guī)律，故B錯誤；C選項(xiàng)碰后a、b小球的動量滿足動量守恒定律，也不違背物體的運(yùn)動規(guī)律，故C正確；D選項(xiàng)與實(shí)際不符，a不可能穿過靜止的b向前運(yùn)動，故D錯誤.122.(彈性碰撞)如圖3所示，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(zhì)量為m，B、C的質(zhì)量都為M，三者均處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)使A以某一速度向右運(yùn)動，求m和M之間應(yīng)滿足什么條件，才能使A只與B、C各發(fā)生一次碰撞.設(shè)物體間的碰撞都是彈性碰撞.12解:mv0＝mvA1＋MvC1如果m>M，第一次碰撞后，A與C速度同向，且A的速度小于C的速度，不可能與B發(fā)生碰撞；如果m＝M，第一次碰撞后，A停止，C以A碰前的速度向右運(yùn)動，A不可能與B發(fā)生碰撞，所以只需考慮m<M的情況第一次碰撞后，A反向運(yùn)動與B發(fā)生碰撞，設(shè)與B發(fā)生碰撞后，A的速度為vA2，B的速度為vB1，同樣有mvA1＝mvA2＋MvB1根據(jù)題意，要求A只與B、C各發(fā)生一次碰撞，應(yīng)有vA2≤vC1聯(lián)立解得m2＋4mM－M2≥0例2

(多選)如圖4所示，水平光滑軌道寬度和輕彈簧自然長度均為d，兩小球質(zhì)量分別為m1、m2，m1>m2，m2的左邊有一固定擋板.由圖示位置靜止釋放m1、m2，當(dāng)m1與m2相距最近時(shí)m1的速度為v1，則在以后的運(yùn)動過程中()BD解析由題意結(jié)合題圖可知，當(dāng)m1與m2相距最近時(shí)，m2的速度為0，此后，m1在前，做減速運(yùn)動，m2在后，做加速運(yùn)動，當(dāng)再次相距最近時(shí)，m1減速結(jié)束，m2加速結(jié)束，因此此時(shí)m1速度最小，m2速度最大，在此過程中系統(tǒng)動量和機(jī)械能均守恒，例3如圖所示，一輕質(zhì)彈簧的一端固定在滑塊B上，另一端與滑塊C接觸但未連接，該整體靜止放在離地面高為H＝5m的光滑水平桌面上.現(xiàn)有一滑塊A從光滑曲面上離桌面h＝1.8m高處由靜止開始滑下，與滑塊B發(fā)生碰撞并粘在一起壓縮彈簧推動滑塊C向前運(yùn)動，經(jīng)一段時(shí)間，滑塊C脫離彈簧，繼續(xù)在水平桌面上勻速運(yùn)動一段后從桌面邊緣飛出.已知mA＝1kg，mB＝2kg，mC＝3kg，取g＝10m/s2.求：(1)滑塊A與滑塊B碰撞結(jié)束瞬間的速度大??；(2)被壓縮彈簧的最大彈性勢能；mAv1＝(mA＋mB)v2，（2）mAv1＝(mA＋mB＋mC)v3，得Ep＝3J(3)滑塊C落地點(diǎn)與桌面邊緣的水平距離.(mA＋mB)v2＝(mA＋mB)v4＋mCv5得v4＝0，v5＝2m/s得s＝2m.例4

(多選)如圖6所示，質(zhì)量為M的楔形物體靜止在光滑的水平地面上，其斜面光滑且足夠長，與水平方向的夾角為θ.一個質(zhì)量為m的小物塊從斜面底端以初速度v0沿斜面向上開始運(yùn)動.當(dāng)小物塊沿斜面向上運(yùn)動到最高點(diǎn)時(shí)，速度大小為v，距地面高度為h，重力加速度為g，則下列關(guān)系式中正確的是()A.mv0＝(m＋M)vB.mv0cosθ＝(m＋M)vBD解析小物塊上升到最高點(diǎn)時(shí)，小物塊相對楔形物體靜止，所以小物塊與楔形物體的速度都為v，二者組成的系統(tǒng)在水平方向上動量守恒，全過程機(jī)械能守恒.以水平向右為正方向，在小物塊上升過程中，由水平方向系統(tǒng)動量守恒得mv0cosθ＝(m＋M)v，故A錯誤，B正確；例5

(2021·黑龍江哈爾濱市第六中學(xué)期中)兩質(zhì)量均為m的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上，A和B的傾斜面都是光滑曲面，曲面下端與水平面相切，如圖7所示.一質(zhì)量也為m的可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊，從劈A上距水平面高度為h處靜止滑下，然后又滑上劈B.重力加速度為g，求：(1)物塊在劈B上能夠達(dá)到的最大高度；(2)物塊從劈B上返回水平面時(shí)的速度.解:(1)0＝mv1＋mv2mv1＝2mv共(2)mv1＝mv3＋mv4得v3＝0.3.(“滑塊—斜面”模型分析)如圖8所示，在足夠長的光滑水平面上有一靜止的質(zhì)量為M的斜面，斜面表面光滑、高度為h、傾角為θ.一質(zhì)量為m(m<M)的小物塊以一定的初速度沿水平面向右運(yùn)動，不計(jì)沖上斜面過程中的機(jī)械能損失.如果斜面固定，則小物塊恰能沖到斜面的頂端.如果斜面不固定，則小物塊沖上