2015物理时碰撞反冲资料.pptx

广州出版社广州出版社20152015年五羊高考年五羊高考高考总复习物理高考总复习物理(课件课件)20152015年五羊高考物理复习年五羊高考物理复习 第第3 3课时课时 碰撞碰撞 反冲反冲 课前自主解前自主解读1、碰撞、正碰碰撞是指两个（或两个以上）的物体在相遇的极短时间内产生的非常大的相互作用力的现象。两个物体相碰前、后速度方向总在同一直线上的碰撞称为正碰。（1）碰撞、爆炸过程特点像碰撞、爆炸类问题中，作用时间极短；相互作用力极大；往往系统内力远远大于外力，系统总动量守恒；另外，由于作用时间极短，往往在碰撞过程中物体位置变化忽略不计。（2）正碰的分类非弹性正碰：在非弹性力作用下，系统内部分机械能转化为内能的碰撞。若碰撞后两物体合为一体，系统机械能损失最多，则这类碰撞称为完全非弹性碰撞。完全弹性正碰：在弹性力作用下，物体间只存在机械能的转移与转化，系统内机械能守恒；如图3-1所示。在光滑水平面上质量为m1的弹性小球以速度v0与静止小球m2发生正碰,设碰后m1、m2速度分别为v1、v2则m1v0=m1v1+m2v2 可得，可得，当当m1=m2时，由上式可知时，由上式可知 v1=0，v2=v0，此现象可称为，此现象可称为“速度交换速度交换”；当当m1远远大于远远大于m2时，由上式可得时，由上式可得v1=v0，v2=2v0。2、反冲运动一个静止的物体在内力作用下分裂为两部分，一部分向某方向运动，另一部分必然向相反方向运动，这种现象称为反冲。（1）在反冲运动中，满足系统所受合外力为零，或内力远远大于外力的条件，系统动量守恒。有些反冲运动中系统所受合外力不为零，但在极短时间内合外力冲量仍为零，仍可运用动量守恒定律解决问题。（2）在反冲运动，系统机械能可能不变，也可能减少、可能增加。课前自主解前自主解读课堂主题互动课堂主题互动1.“动量守恒动量守恒”与与“非弹性碰撞非弹性碰撞”2.“动量守恒动量守恒”与与“弹性碰撞弹性碰撞”3.“动量守恒动量守恒”与与“反冲运动反冲运动”例题例题1质量为质量为M2kg的小平板车静止在光滑水平面上，车的一端的小平板车静止在光滑水平面上，车的一端静止着质量为静止着质量为mA2kg的物体的物体A(可视为质点可视为质点)，如图所示一颗质量，如图所示一颗质量为为mB20g的子弹以的子弹以600m/s的水平速度射穿物体的水平速度射穿物体A后，速度变为后，速度变为100m/s，最后物体，最后物体A与仍静止在车上，若物体与仍静止在车上，若物体A与小车间的动摩擦与小车间的动摩擦因数因数0.5，取，取g10m/s2，求平板车最后的速度是多大？，求平板车最后的速度是多大？主题一、主题一、“动量守恒动量守恒”与与“非弹性碰撞非弹性碰撞”MAv解析：解析：设子弹穿过物体设子弹穿过物体A后的速度为后的速度为v.由动量守恒定律有由动量守恒定律有mBv0mBvmAvA，得得vA5m/s 由于物体由于物体A与平板车间有摩擦力，最后物体与平板车间有摩擦力，最后物体A与平板与平板车相对静止，以共同速度车相对静止，以共同速度v运动对于物体运动对于物体A与车组成的与车组成的系统，水平方向动量守恒，因此有系统，水平方向动量守恒，因此有 mAvA(mAM)v，所以，所以v2.5m/s.主题一、主题一、“动量守恒动量守恒”与与“非弹性碰撞非弹性碰撞”MAv变式变式1、（2013，深圳一模）如图甲所示，在高，深圳一模）如图甲所示，在高h=0.8m的平台上放置一质量为的平台上放置一质量为=0.99kg的小木块（视为质点），的小木块（视为质点），小木块距平台右边缘小木块距平台右边缘d=2m，一质量，一质量m=0.01kg的子弹的子弹沿水平方向射入小木块并留在其中，然后一起向右运动，在沿水平方向射入小木块并留在其中，然后一起向右运动，在平台上运动的平台上运动的v2-x关系如图乙所示。最后，小木块从平台边关系如图乙所示。最后，小木块从平台边缘滑出落在距平台右侧水平距离缘滑出落在距平台右侧水平距离s=0.8m的地面上，的地面上，g取取10m/s2，求：，求：（1）小木块滑出时的速度；）小木块滑出时的速度；（2）小木块在滑动过程中产生的热量；）小木块在滑动过程中产生的热量；（3）子弹射入小木块前的速度。）子弹射入小木块前的速度。主题一、主题一、“动量守恒动量守恒”与与“非弹性碰撞非弹性碰撞”解答：解答：（1）小木块从平台滑出后做平抛运动。）小木块从平台滑出后做平抛运动。有：有：，得：，得：木块飞出时的速度木块飞出时的速度（2）因为小木块在平台上滑动过程中做匀减速运动，根据）因为小木块在平台上滑动过程中做匀减速运动，根据 ，知，知v2-s图象的斜率图象的斜率得小木块在平台上滑动的加速度大小得小木块在平台上滑动的加速度大小 根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律 ，得，得根据能量守恒定律，得小木块在滑动过程中产生的热量根据能量守恒定律，得小木块在滑动过程中产生的热量（3）由图象可得）由图象可得得小木块刚开始滑动时的速度为得小木块刚开始滑动时的速度为 子弹射入木块的过程中，根据动量守恒定律子弹射入木块的过程中，根据动量守恒定律 ，得得 。主题一、主题一、“动量守恒动量守恒”与与“非弹性碰撞非弹性碰撞”例题例题2(2013,广东高考广东高考)如图，两块相同平板如图，两块相同平板P1，P2置于光置于光滑水平面上，质量均为滑水平面上，质量均为m。P2的右端固定一轻质弹簧，左端的右端固定一轻质弹簧，左端A与与弹簧的自由端弹簧的自由端B相距相距L。物体。物体P置于置于P1的最右端，质量为的最右端，质量为2m,且且可看作质点。可看作质点。P1与与P以共同速度以共同速度v0向右运动，与静止的向右运动，与静止的P2发生碰发生碰撞，碰撞时间极短。碰撞后撞，碰撞时间极短。碰撞后P1与与P2粘连在一起。粘连在一起。P压缩弹簧后被压缩弹簧后被弹回并停在弹回并停在A点（弹簧始终在弹性限度内）。点（弹簧始终在弹性限度内）。P与与P2之间的动摩之间的动摩擦因数为擦因数为。求。求（1）P1、P2刚碰完时的共同速度刚碰完时的共同速度v1和和P的最终速度的最终速度v2；（2）此过程中弹簧的最大压缩量）此过程中弹簧的最大压缩量x和相应的弹性势能和相应的弹性势能Ep。主题一、主题一、“动量守恒动量守恒”与与“非弹性碰撞非弹性碰撞”解析：解析：（1）在）在P1和和P2碰撞中碰撞中,由于碰撞时间极短，物体由于碰撞时间极短，物体P的速度的速度不突变，即此过程中不突变，即此过程中P不参与碰撞。以不参与碰撞。以P1、P2组成系统为对象，组成系统为对象，据动量守恒定律据动量守恒定律:mv0=(m+m)v1，得，得碰撞后碰撞后P在在P2上滑行过程，上滑行过程，P1、P2、P组成的系统动量守恒：组成的系统动量守恒：2mv0+2mv1=4mv2，得，得(2)P1、P2、P 第一次达到同速时弹簧压缩量第一次达到同速时弹簧压缩量x最大。以最大。以P1、P2、P及弹簧组成的系统为对象，由能量守恒及弹簧组成的系统为对象，由能量守恒从从P刚进入刚进入P2 到到P1、P2、P 第二次同速，由能量守恒得第二次同速，由能量守恒得得得 ，。主题一、主题一、“动量守恒动量守恒”与与“非弹性碰撞非弹性碰撞”例题例题3（2013，广州一模）如图所示，轻杆一端固定着小球，广州一模）如图所示，轻杆一端固定着小球A，另，另一端可绕一端可绕O点自由转动；矩形厚木板点自由转动；矩形厚木板B放在粗糙的水平地面上，放在粗糙的水平地面上，B上表上表面的最右端有一光滑小物块面的最右端有一光滑小物块C；A在最低点时刚好与在最低点时刚好与B左侧接触轻杆左侧接触轻杆与水平成与水平成30角时，给角时，给A以大小为以大小为 、方向垂直于杆的初速度，、方向垂直于杆的初速度，A到达最低点时与到达最低点时与B发生正碰后静止发生正碰后静止已知已知g为重力加速度，为重力加速度，L为杆长；为杆长；A、C可视为质点，质量均为可视为质点，质量均为m；B的的质量为质量为2m、长度也为、长度也为L；B与地面的动摩擦因数，其余摩擦不计与地面的动摩擦因数，其余摩擦不计（1）求小球）求小球A到达最低点与到达最低点与B碰撞前受到杆的作用力大小；碰撞前受到杆的作用力大小；（2）讨论木板高度）讨论木板高度h取不同值时，取不同值时，C落地瞬间与落地瞬间与B左侧的水平距离。左侧的水平距离。主题一、主题一、“动量守恒动量守恒”与与“非弹性碰撞非弹性碰撞”主题一、主题一、“动量守恒动量守恒”与与“非弹性碰撞非弹性碰撞”主题一、主题一、“动量守恒动量守恒”与与“非弹性碰撞非弹性碰撞”主题一、主题一、“动量守恒动量守恒”与与“非弹性碰撞非弹性碰撞”主题二、主题二、“动量守恒动量守恒”与与“弹性碰撞弹性碰撞”例题例题4如图所示，一质量为如图所示，一质量为M 的光滑小球静止在桌面边缘，的光滑小球静止在桌面边缘，桌面离水平地面的高度为桌面离水平地面的高度为h.质量为质量为m的等大小球以水平速的等大小球以水平速度度v0通过一段通过一段L 的距离后与小球的距离后与小球M正碰正碰(为小球为小球m与与桌面的动摩擦因数，桌面的动摩擦因数，g为重力加速度为重力加速度)已知碰撞无机械能损失已知碰撞无机械能损失求：求：(1)碰撞前碰撞前m球的速度大小；球的速度大小；(2)碰撞后碰撞后m和和M的速度大小；的速度大小；(3)小球小球M落地点离桌面边缘落地点离桌面边缘的水平距离的范围的水平距离的范围主题二、主题二、“动量守恒动量守恒”与与“弹性碰撞弹性碰撞”例题例题4解：解：(1)设碰撞前设碰撞前m球的速度为球的速度为v1，由动能定理，由动能定理mgL mv12 mv02，得，得v1 v0(2)设碰撞后设碰撞后m、M的速度分别为的速度分别为vm和和vM，则有：，则有：mv1mvmMvM mv12 mvm2 MvM2 得得 ，(3)当当Mm时，时，vM0当当mM时，时，vMv0设物块下落所需时间为设物块下落所需时间为t，水平位，水平位 移为移为s，则，则h gt2svMt，得，得sv0 ，或，或s0综上所述：小球综上所述：小球M的水平位移范围的水平位移范围0sv0例题例题5如图所示，光滑轨道的下端离地面如图所示，光滑轨道的下端离地面H0.8m，质量为质量为m的的A球从轨道上端无初速释放，到轨道水平面时球从轨道上端无初速释放，到轨道水平面时与质量也为与质量也为m的的B球发生正碰，球发生正碰，B球碰后做平抛运动，落球碰后做平抛运动，落地点与抛出点水平距离为地点与抛出点水平距离为s0.8m，g取取10m/s2，求，求(1)B球刚被碰后的速度大小；球刚被碰后的速度大小；(2)A球释放的高度球释放的高度h可能是可能是多大？多大？主题二、主题二、“动量守恒动量守恒”与与“弹性碰撞弹性碰撞”解析：解析：（1)根据平抛运动的知识，对根据平抛运动的知识，对B球球H gt2，svt，得：，得：v2m/s(2)若两球间可能发生弹性碰撞，也可能发生完全非弹性碰撞若两球间可能发生弹性碰撞，也可能发生完全非弹性碰撞若两球发生弹性正碰，则由于两者的质量相等，发生碰撞过程双方若两球发生弹性正碰，则由于两者的质量相等，发生碰撞过程双方交换速度，由此可知，交换速度，由此可知，A球碰撞前的速度球碰撞前的速度 v02m/s.从轨道上端到碰撞前的过程中其机械能守恒，有从轨道上端到碰撞前的过程中其机械能守恒，有mgh1 mv02，得，得h10.2m.若两球发生完全非弹性正碰，根据动量守恒，有：若两球发生完全非弹性正碰，根据动量守恒，有：mv02mv，得得A球碰撞前的速度大小为球碰撞前的速度大小为v04m/s.从轨道上端到碰撞前的过程中其机械能守恒，有从轨道上端到碰撞前的过程中其机械能守恒，有mgh2 mv02，得，得h20.8m.综上结论得：综上结论得：0.2mh0.8m.主题二、主题二、“动量守恒动量守恒”与与“弹性碰撞弹性碰撞”主题三、主题三、“动量守恒动量守恒”与与“反冲运动反冲运动”例题例题6（2014，广州调研）如图甲所示，粗糙水平面，广州调研）如图甲所示，粗糙水平面CD与与光滑斜面光滑斜面DE平滑连接于平滑连接于D处；可视为质点的物块处；可视为质点的物块A、B紧靠一起紧靠一起静置于静置于P点，某时刻点，某时刻A、B在足够大的内力作用下突然分离，此后在足够大的内力作用下突然分离，此后A向左运动向左运动已知：斜面的高度已知：斜面的高度H=1.2m；A、B质量分别为质量分别为1kg和和0.8kg，且它们与，且它们与CD段的动摩擦因数相同；段的动摩擦因数相同；A向左运动的速度平方与向左运动的速度平方与位移大小关系如图乙；重力加速度位移大小关系如图乙；重力加速度g取取10m/s2 （1）求）求A、B与与CD段的动摩擦因数；段的动摩擦因数；（2）求）求A、B分离时分离时B的速度大小的速度大小vB；（3）要使）要使B能追上能追上A，试讨论，试讨论P、D两点间距两点间距x的取值范围的取值范围主题三、主题三、“动量守恒动量守恒”与与“反冲运动反冲运动”解答：解答：（1）由图象可知，分离时物块）由图象可知，分离时物块A的初速度的初速度vA=4m/sA最终位置与最终位置与P点距离点距离sA=8m从从A、B分离到分离到A匀减速运动停止，有匀减速运动停止，有 得得A的加速度大小的加速度大小 a=1m/s2 由牛顿第二定律可知，得由牛顿第二定律可知，得 0.1 另解法：从另解法：从A、B分离到分离到A匀减速运动停止，由动能定理，得匀减速运动停止，由动能定理，得0.1（2）A、B分离过程，由动量守恒，得分离过程，由动量守恒，得vB=5m/s（3）若若B恰好能返回并追上恰好能返回并追上A，B从分离后到追上从分离后到追上A过程由动过程由动能定理能定理 ，得，得 x1=2.25m若若B恰好不冲出斜面，恰好不冲出斜面，B从从P到到E过程由动能定理过程由动能定理 ，得，得 x2=0.50m综上所解，要使综上所解，要使B能追上能追上A，x应满足应满足2.25mx0.50m。主题三、主题三、“动量守恒动量守恒”与与“反冲运动反冲运动”例题例题7如图所示，水平面上固定着一个半径如图所示，水平面上固定着一个半径R0.4m的光滑环形的光滑环形轨道，在轨道内放入质量分别是轨道，在轨道内放入质量分别是M0.2kg和和m0.1kg的小球的小球A和和 B(均可看成质点均可看成质点)，两球间夹一短弹簧，两球间夹一短弹簧(1)开始时两球将弹簧压缩开始时两球将弹簧压缩(弹簧的长度弹簧的长度相对环形轨道半径和周长而言可忽略不相对环形轨道半径和周长而言可忽略不计计)，弹簧弹开后不动，两球沿轨道反向，弹簧弹开后不动，两球沿轨道反向运动一段时间后又相遇，在此过程中，运动一段时间后又相遇，在此过程中，A球转过的角度球转过的角度是多少？是多少？(2)如果压缩弹簧在松手前的弹性势能如果压缩弹簧在松手前的弹性势能E1.2J，弹开后小球，弹开后小球B在运动在运动过程中受到光滑环轨道的水平侧压力是多大？过程中受到光滑环轨道的水平侧压力是多大？主题三、主题三、“动量守恒动量守恒”与与“反冲运动反冲运动”例题例题7解：解：(1)在弹簧弹开的过程中系统动量守恒，则在弹簧弹开的过程中系统动量守恒，则Mv1mv20设从弹开到相遇所需时间为设从弹开到相遇所需时间为t，有：，有：得，得，A球转过的角度为球转过的角度为120(2)以以A、B及弹簧组成的系统为研究对象，根据系统机械能守及弹簧组成的系统为研究对象，根据系统机械能守恒有系统动量守恒：恒有系统动量守恒：得得v12m/s，v24m/s 小球小球B受到轨道的侧压力是其所需向心力，受到轨道的侧压力是其所需向心力，即：即：，得，得N4N.评卷现场观摩评卷现场观摩卷例卷例(20102010，广东理综，广东理综）如图所示，一条轨道固定在竖直平面内，粗如图所示，一条轨道固定在竖直平面内，粗糙的糙的ab段水平，段水平，bcde段光滑，段光滑，cde段是以段是以O为圆心、为圆心、R为半径的一小为半径的一小段圆弧可视为质点的物块段圆弧可视为质点的物块A和和B紧靠在一起，静止于紧靠在一起，静止于b处，处，A的质量是的质量是B的的3倍两物块在足够大的内力作用下突然分离，分别向左、右始终倍两物块在足够大的内力作用下突然分离，分别向左、右始终沿轨道运动沿轨道运动B到到d点时速度沿水平方向，此时轨道对点时速度沿水平方向，此时轨道对B的支持力大小等的支持力大小等于于B所受重力的，所受重力的，A与与ab段的动摩擦因数为段的动摩擦因数为，重力加速度，重力加速度g，求：，求：(1)物块物块B在在d点的速度大小点的速度大小vd；(2)物块物块A滑行的距离滑行的距离s.评卷现场观摩评卷现场观摩评卷现场观摩评卷现场观摩评卷现场观摩评卷现场观摩课外演练课外演练1如图31所示，竖直固定的内壁光滑的半圆管，管的半径为R，其最低点和光滑水平地面相切，质量为2m的小球B由轻弹簧相连，轻弹簧另一端拴于竖直墙壁上小球A的质量为m，现以某一初速度由半圆管顶端射入，然后与B发生正碰，碰后速度相同，但不粘连最后A球恰能返回半圆管的顶端，求(1)A球恰能返回半圆管的顶端时速度大小；(2)A球射入的初速度大小v0.课外演练课外演练2如图32所示，一个半径为R1.00m粗糙的圆弧轨道，固定在竖直平面内，其下端切线是水平的，轨道下端距地面高度h1.25m.在轨道末端放有质量为mB0.30kg的小球B(视为质点)，B左侧装有微型传感器，另一质量为mA0.10kg的小球A(也视为质点)由轨道上端点从静止开始释放，运动到轨道最低处时，传感器显示读数为2.6N，A与B发生正碰，碰后B小球水平飞出，落到地面时的水平位移为s0.80m，不计空气阻力，重力加速度取g10m/s2.求：(1)小球A在碰前克服摩擦力所做的功；(2)A与B碰撞过程中，系统损失的机械能课外演练课外演练课外演练课外演练课外演练课外演练3如下图所示，固定在地面上的光滑圆弧面底端与车C的上表面平滑相接，在圆弧面上有一滑块A，其质量mA=2kg，在距车的水平面高h=1.25m处由静止下滑，车C的质量为mC=6kg。在车C的左端有一质量mB=2kg的滑块B，滑块B与A均可视作质点，滑块A与B碰撞后立即粘合在一起共同运动，最终没有从车C上滑落。已知滑块A、B与车C的动摩擦因数均为=0.5，车C与水平面间的摩擦忽略不计，取g=10m/s2。求：（1）滑块A滑到圆弧面底端时的速度大小；（2）滑块A与B碰撞后瞬间的共同速度大小；（3）车C的最短长度。课外演练课外演练课外演练课外演练4如图34所示，水平轨道AB与半径为R的竖直半圆形轨道BD相切于B点质量为m和2m的a、b两个小滑块(可视为质点)原来静止于水平轨道上，两滑块间夹一处于压缩轻弹簧(弹簧与小滑块不粘连)现反复调整弹簧压缩量，释放弹簧后使滑块b能到达半圆轨道最高点D.不计一切摩擦，则：(1)滑块b在水平轨道上落地点的范围如何？(2)释放弹簧前，其弹性势能至少多大？课外演练课外演练5如图35所示，在水平光滑桌面上放一质量为M的玩具小车在小车的平台(小车的一部分)上有一质量可忽略的弹簧，一端固定在平台上，另一端用质量为m的小球将弹簧压缩一定距离后用细线捆住用手将小车固定在桌面上，然后烧断细线，小球就被弹出，落在车上A点OAs.如果小车不固定而烧断细线，球将落在车上何处？设小车足够长，球不致落在车外课外演练课外演练课外演练课外演练6坡道顶端距水平滑道ab高度为h0.8m，质量为m13kg的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入ab时无机械能损失，放在地面上的小车上表面与ab在同一水平面上，右端紧靠水平滑道的b端，左端紧靠锁定在地面上的档板P.轻弹簧的一端固定在档板P上，另一端与质量为m21kg物块B相接(不拴接)，开始时弹簧处于原长，B恰好位于小车的右端，如图所示A与B碰撞时间极短，碰后结合成整体D压缩弹簧，已知D与小车之间的动摩擦因数为0.2，其余各处的摩擦不计，A、B可视为质点，重力加速度g10m/s2，求：课外演练课外演练(1)A在与B碰撞前瞬间速度v的大小？(2)求弹簧达到最大压缩量d1m时的弹性势能EP？(设弹簧处于原长时弹性势能为零)(3)撤去弹簧和档板P，设小车长L2m，质量M6kg，且值满足0.10.3，试求D相对小车运动过程中两者因摩擦而产生的热量(计算结果可含有)课外演练课外演练课外演练课外演练课外演练课外演练