1、第35講碰撞與反沖運(yùn)動(dòng),考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),碰撞 核心知識(shí)整合 1.碰撞 (1)碰撞特征:作用時(shí)間。作用力變化。 內(nèi)力外力。滿足。 (2)碰撞的分類及特點(diǎn) 彈性碰撞:動(dòng)量,機(jī)械能。 非彈性碰撞:動(dòng)量,機(jī)械能。 完全非彈性碰撞:動(dòng)量,機(jī)械能損失。 2.爆炸現(xiàn)象 爆炸過程中內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力,爆炸的各部分組成的系統(tǒng)總動(dòng)量。,短,快,遠(yuǎn)大于,動(dòng)量守恒,守恒,守恒,守恒,不守恒,守恒,最多,守恒,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)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(yùn)動(dòng),滑塊A的質(zhì)量為m,速度大小為2v0,方向向右,滑塊B的質(zhì)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)是() A.A和B都向左運(yùn)動(dòng) B.A和B都向右運(yùn)動(dòng) C.A靜止,B向右運(yùn)動(dòng) D.A向左運(yùn)動(dòng),B向右運(yùn)動(dòng),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),命題點(diǎn)二非彈性碰撞 【例2】 (多選)兩個(gè)小球A、B在光滑水平面上相向運(yùn)動(dòng),已知它們的質(zhì)量分別是m1=4 kg,m2=2 kg,A的速度v1=3 m/s(設(shè)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(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),【例3】 如圖所示,質(zhì)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(yùn)動(dòng),與左側(cè)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(shí)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(cuò)警示碰撞問題中涉及到極值問題時(shí),一般為兩物體具有共同速度的時(shí)刻。,答案:(1)1 m/s(2)6 J(3)2 m/s,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),方法技巧三種碰撞問題的探討,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),反沖運(yùn)動(dòng)、火箭 核心知識(shí)整合 反沖 1.定義:靜止或運(yùn)動(dòng)的物體通過分離出部分物質(zhì),而使自身在反方向獲得加速的現(xiàn)象。 2.

4、原理:反沖運(yùn)動(dòng)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(dòng)量:反沖運(yùn)動(dòng)中系統(tǒng) 或,所以反沖運(yùn)動(dòng)遵循動(dòng)量守恒定律。 4.機(jī)械能:反沖運(yùn)動(dòng)中,由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,所以系統(tǒng)的總機(jī)械能增加。,不受外力 內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)一人船模型(系統(tǒng)動(dòng)量守恒) 【例4】 (2017浙江余姚中學(xué)期中)質(zhì)量為m的人站在質(zhì)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(dāng)他向左走到船的左端時(shí),船左端離岸的距離是(),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),命題點(diǎn)二系統(tǒng)某方向動(dòng)量守恒 【例5】 如圖所示,質(zhì)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(gè)固定在地面上的擋板。質(zhì)量為m的小球從A點(diǎn)由靜止釋放,若槽內(nèi)光滑,求小球上升的最大高度。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),命題點(diǎn)三爆炸模型 【例6】 一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進(jìn)入太空預(yù)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(zhì)量為m1,后部分的箭體質(zhì)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(zhì)量的變化,則分離后衛(wèi)星的速率v1為(),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),【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(jìn)器,火箭在工作時(shí)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(diǎn)點(diǎn)動(dòng)力即可以達(dá)到很高的速度。我國發(fā)射的實(shí)踐9號(hào)攜帶的衛(wèi)星上第一次使用了離子電推力技術(shù),從此為我國的航天技術(shù)開啟了一扇新的大門。此前該種技術(shù)一直被美俄等航天強(qiáng)國所壟斷。已知飛行器的質(zhì)量為M,發(fā)射的是2價(jià)氧離子,發(fā)射功率為P,加速電壓為U,每個(gè)氧離子的質(zhì)量為m,元電荷為e,原來飛行器靜止,不計(jì)發(fā)射氧離子后飛行器質(zhì)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(yùn)動(dòng)的加速度。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),探究碰撞中的不變量 核心知識(shí)整合 1.實(shí)驗(yàn)裝置圖 2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究碰撞中的不變量,并在探究過程中進(jìn)一步體驗(yàn)探究

7、的過程和方法。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),3.實(shí)驗(yàn)原理 在一維碰撞中,測出物體的質(zhì)量和碰撞前后的速度,探究碰撞中的不變量。 質(zhì)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(zhì)量較小的B球發(fā)生碰撞,碰撞后各自做平拋運(yùn)動(dòng)。由于兩球下落的高度相同,故它們的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等,用作時(shí)間單位,則小球飛出時(shí)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(zhì)量m1、m2和不放被碰小球時(shí)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(jìn)而探究碰撞中的不變量。,小球飛行時(shí)間,它飛行的水平距離,水平距離OP,水平距離OM和ON,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),4.實(shí)驗(yàn)器材 斜槽,重垂線,大小相等而質(zhì)量不等的

8、小球兩個(gè),白紙,復(fù)寫紙,刻度尺,圓規(guī),三角板,天平,游標(biāo)卡尺。 5.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)測質(zhì)量與直徑:用天平測出兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2(m1m2),用游標(biāo)卡尺測出小球直徑D,并選定質(zhì)量大的小球?yàn)椤?(2)安裝:按實(shí)驗(yàn)裝置圖安裝好實(shí)驗(yàn)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(fù)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(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),(4)放球找點(diǎn):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(fù)10次,用把所有的小球落點(diǎn)圈在里面,圓心P就是入射小球不碰時(shí)的落點(diǎn)。 (5)碰撞找

9、點(diǎn):把被碰小球放在小支柱上,讓入射小球_滾下,重復(fù)10次。用步驟(4)方法,將碰后兩球的落點(diǎn)位置M、N標(biāo)出,如圖所示。 (6)探究:連結(jié)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(jié)論。,盡可能小的圓,從同一高度自由,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),6.注意事項(xiàng) (1)實(shí)驗(yàn)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(dāng),使其以適當(dāng)?shù)乃剿俣冗\(yùn)動(dòng),從而減小誤差。 (3)入射球應(yīng)選質(zhì)量大的,被碰球應(yīng)選質(zhì)量小的。 (4)測兩球各段水平距離時(shí),要明確各自球心的對應(yīng)點(diǎn)。 (5)如果裝置沒有小支柱,如下圖,驗(yàn)證表達(dá)式為

10、m1OP=m1OM+m2ON。,無初速度滑下,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),7.誤差分析 (1)難以做到準(zhǔn)確正碰。(2)斜槽末端若不水平,得不到準(zhǔn)確的平拋運(yùn)動(dòng)。(3)O、P、M、N各點(diǎn)定位不準(zhǔn)確,測量和作圖有偏差。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)一平拋運(yùn)動(dòng)模型 【例8】 (實(shí)驗(yàn)原理、操作)如圖所示,在驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)中,P為入射球A未與被碰球B碰撞時(shí)的落點(diǎn),M為它與B球碰后的落點(diǎn),N為B球的落點(diǎn)。 (1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)對小球質(zhì)量MA和MB的要求是MA(選填“”“=”或“”)MB。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),(2)(多選)在下列選項(xiàng)中,哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測量?() A.水平槽上未放B球時(shí),測

11、量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 B.A球與B球碰撞后,測量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 C.測量A球或B球直徑 D.測量A球或B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比) E.測量G點(diǎn)相對于水平槽面的高度 (3)用圖中標(biāo)出的符號(hào)和測出的數(shù)據(jù)列出驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式為。,答案:(1)(2)ABD(3)MAOP=MAOM+MBON,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),命題點(diǎn)二氣墊導(dǎo)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(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的試驗(yàn)。步驟如下: 用天平測出滑塊A、B的質(zhì)量分別為200 g和300 g; 安裝好氣墊導(dǎo)軌,調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕,使導(dǎo)軌水平; 向氣墊導(dǎo)

12、軌通入壓縮空氣; 把A、B兩滑塊放到導(dǎo)軌上,并給它們一個(gè)初速度,同時(shí)開始閃光照相,閃光的時(shí)間間隔設(shè)定為t=0.2 s。照片如圖:該組同學(xué)結(jié)合實(shí)驗(yàn)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(shí),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(gè)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)。請問:,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),(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(shí)間發(fā)生在第一次閃光后s; (3)設(shè)向右為正方向,試分析碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是 kgm/s,碰撞后兩滑塊

13、的質(zhì)量與速度乘積之和是 kgm/s,以上實(shí)驗(yàn)結(jié)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(zhì)量與速度的乘積之和,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),命題點(diǎn)三單擺模型 【例10】 如圖所示裝置來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn),質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的小支柱N上,O點(diǎn)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(diǎn)時(shí)恰與B球正碰,碰撞后A球把輕質(zhì)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(fù)寫紙的白紙D,保持角度不變,多次重復(fù)上述

14、實(shí)驗(yàn),白紙上記錄到多個(gè)B球的落點(diǎn)。 (1)圖中s應(yīng)是B球初始位置到的水平距離。 (2)為了驗(yàn)證兩球碰撞過程動(dòng)量守恒,應(yīng)測得的物理量有:。,答案:(1)落地點(diǎn)(2)mA,mB,L,H,s,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),1,2,3,4,5,1.如圖所示,兩個(gè)大小相等、質(zhì)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(shí)沖量I=2 Ns,小球A向右運(yùn)動(dòng)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(jī)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(zhì)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(zhì)彈簧,由于被一根細(xì)繩拉著而處于靜止?fàn)顟B(tài)。則下列說法正確的是() A.剪斷細(xì)繩,在兩滑塊脫離彈簧后,A、B兩滑塊的動(dòng)量大小之比pApB=31 B.剪斷細(xì)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(xì)繩,在兩滑塊脫離彈簧后,A、B兩滑塊的動(dòng)能之比EkAEkB=13 D.剪斷細(xì)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(zhì)量均為m,都靜止在平靜的湖面上,現(xiàn)A船上質(zhì)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(jì)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(dòng)量大小之比為11 C.A、B(包括人)兩船動(dòng)能之比為32 D.A、B(包括人)兩船動(dòng)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(shí)驗(yàn)的裝置如圖1所示,懸掛在O點(diǎn)的單擺由長為l的細(xì)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(dòng),小球B做平拋運(yùn)動(dòng)。,1,2,3,4,5,(1)小明用游標(biāo)卡尺測小球A直徑如圖2所示,則d= mm。又測得了小球A質(zhì)量m1,細(xì)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(yùn)動(dòng)的水平位移x、豎直下落高度h。為完成實(shí)驗(yàn),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“