2022年动量模型专题.docx
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1、精品学习资源动量模型专题一、碰撞模型二、追击临界模型三、子弹打木块模型:作用后两物体相对静止,属于完全非弹性碰撞,减小的动能转化为内能;模型可变形为减小的动能转化为重力势能等;四、爆炸、反冲模型五、递推模型碰撞的特点:作用时间短,相互作用力大;因此,碰撞问题都遵守动量守恒定律;对正碰,依据碰撞前后系统的动能是否变化,又分为弹性碰撞和非弹性碰撞在非弹性碰撞中,碰撞后物体粘合在一起不别离的正撞,又叫完全非弹性碰撞发生完全非弹性碰撞的物体能量缺失最大非弹性碰撞中动能之所以缺失是由于两物体相碰变形而不能完全复原原形,一部分动能转化为系统的内能,因而系统的总动能削减弹性碰撞:系统的动量和动能均守恒,因而
2、有:欢迎下载精品学习资源m1v1m2v2m1v1m2 v 2 欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源1 m v 21 m v 21 m v 21 m v 2 欢迎下载精品学习资源1 12222112222欢迎下载精品学习资源上式中 v1、v1分别是 m1 碰前和碰后的速度, v2、v2分别是 m2 碰前和碰后的速度欢迎下载精品学习资源解式,得:v 1v 2m1m2 m1m2m1 m1v12m2 v2 m2v22m1v1 m2欢迎下载精品学习资源完全非弹性碰撞,m1 与 m2 碰后速度相同,令为v,就:欢迎下载精品学习资源m vm vmmv , vm1v1m2v2欢迎下载精品学习资源1 122
3、12m1m2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源系统缺失的最大动能E1 m v21 m v21 mmv2 欢迎下载精品学习资源km1 12221222欢迎下载精品学习资源非弹性碰撞缺失的动能介于弹性碰撞和完全非弹性碰撞之间碰撞是物理上一个重要模型,它涉及到动量守恒定律、能量守恒、动量定理等诸多学问点从物理方法的角度看处理碰撞问题,通常使用系统方法、能量方法,守恒方法及矢量概念从才能上看,碰撞问题一般考查懂得才能、推理才能、分析综合以及应用才能等在处理碰撞问题时,通常要抓住三项基本原就:1. 碰撞过程中动量守恒原就发生碰撞的物体系在碰撞过程中,由于作用时间很短, 相互作用力很大, 系统所受的
4、外力大小可忽视;动量守恒2. 碰撞后系统动能不增原就碰撞过程中系统内各物体的动能将发生变化,对于弹性碰撞,系统内物体间动能相互转移?没有转化成其他形式的能,因此总动能守恒;而非弹性碰撞过程中系统内物体相互作用时有一部分动能将转化为系统的内能,系统的总动能将减小因此,碰前系统的总动能肯定大于或等于碰后系统的总动能欢迎下载精品学习资源3. 碰撞后运动状态的合理性原就碰撞过程的发生应遵循客观实际如甲物追乙物并发生碰撞,碰前甲的速度必需大于乙的速度,碰后甲的速度必需小于、等于乙的速度或甲反向运动下面依据以上原就及其他相关学问,分析几道碰撞问题例 11998 年全国高考 在光滑水平面上,动能为 E0、动
5、量的大小为 P0 的小钢球 l 和静止小钢球 2 发生碰撞,碰撞前后球 1 的运动方向相反将碰撞后球 1 的动能和动量的大小分别记为 E1、P1,球 2 的动能和动量的大小分别记为 E2、 P2,就必有: ABDA.E1E0B.P1E0D.P 2P01. 质量相同的两个小球在光滑水平面上沿连心线同向运动,球1 的动量为 7 kg m/s, 球 2的动量为 5 kg m/s, 当球 1 追上球 2 时发生碰撞,就碰撞后两球动量变化的可能值是.DA. p1=-1 kg m/s, p2=1 kg m/sB. p1=-1 kg m/s, p2=4 kg m/sC. p1=-9 kg m/s, p2=9
6、 kg m/sD. p1=-12 kg m/s, p2=10 kg m/s2. A、B 两球在光滑水平面上沿同始终线、 同一方向运动, A 球的动量是 5kgm/s ,B 球的动量是 7kgm/s ,当 A 追上 B球时发生碰撞,就碰撞后 A、B 两球的动量的可能值是 B A. -4 kg m/s、 14 kg m/sB 3kg m/s 、9 kg m/sC -5 kg m/s 、17kg m/D 6 kg m/s 、6 kg m/s例 31998 年全国高考 图中两单摆摆长相同,平稳时两摆球刚好接触,现将摆球 A 在两摆线所在平面内向左拉开一小角度后释放,碰撞后,两摆球分开各自做简谐运动,以
7、mA、mB分别表示摆球 A、 B的质量,就: CDmAmB,下一次碰撞将发生在平稳位置右侧mAmB,下一次碰撞将发生在平稳位置左侧C.无论两摆球的质量之比是多少,下一次碰撞都不行能在平稳位置右侧D. 无论两摆球的质量之比是多少,下一次碰撞都不行能在平稳位置左侧例 4如下图,在光滑的水平面上放置一质量为m的小车,小车上有一半径为R的 1 光滑的弧形轨道,设有一质量为m的小球,以 v0 的速度,方向水平向左沿圆弧轨4道向上滑动,到达某一高度h 后,又沿轨道下滑,试求h 的大小及小球刚离开轨道时的速度小球从进入轨道,到上升到九高度时为过程第一阶段,这一阶段类似完全非弹性的碰撞,动能缺失转化为重力势能
8、 而不是热能 欢迎下载精品学习资源据此可列方程:mv0mm v欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源01 mv 22v 21 mm v 22mgh 欢迎下载精品学习资源解得: h0 4g小球从进入到离开,整个过程属弹性碰撞模型,又由于小球和车的等质量,由弹性碰撞规律可知,两物体速度交换,故小球离开轨道时速度为零欢迎下载精品学习资源6. 如下图,光滑水平面上依次相隔肯定距离静止放置着n 个大小相同的物块1、2、3、 n,它们n-1的质量分别是 m、2m、4m、 2m;另一个质量为 m的滑块以初速度 v0 正对着滑块1 运动,并发生一系列碰撞,直至滑块和全部物块都一起共同运动;已知每次碰撞后相撞
9、的物体都不再分开;求:第3 个滑块的最终速度是多大?滑块2 和滑块 3 碰撞过程中滑块 2 的动能缺失是多少?v0欢迎下载精品学习资源6. 1/2n3m v2v0v0123n123n064欢迎下载精品学习资源10. 如下图,质量为M=70kg 的人穿着冰鞋站在水平冰面上;他身边有一只质量为m=7kg 的大皮球,原先人和球都静止在冰面上;人用力推球,将球以相对于冰面的速度v0 向前推出,球遇到竖直墙后又以原速率返回, 被人接住; 然后人再次以相对于冰面的速度v0 将球向前推出, 球返回后人再次接住这样下去, 当人将球推出多少次后,他将再也接不到球了?v06 次例 2 1995 年全国高考如图 1
10、0-3 所示,一排人站在沿x 轴的水平轨道旁,原点O两侧的人的序号都记为nn=1,2,3 . 每人只有一个沙袋, x 0 一侧的每个沙袋质量为m=14 kg , x 0 一侧的每个沙袋质量为m=10 kg. 一质量为 M=48 kg的小车以某初速度从原点动身向正x 方向滑行 .不计轨道阻力 . 当车每经过一人身旁时,此人就把沙袋以水平速度v 朝与车速相反的方向沿车面扔到车上, u 的大小等于扔此袋之前的瞬时车速大小的2n 倍 n 是此人的序号数.1空车动身后,车上积累了几个沙袋时车就反向滑行?2车上最终有大小沙袋共多少个?图 10-3命题意图:以动量守恒定律及碰撞等学问为载体,创设人扔沙袋的物
11、理情境,考查选取争论对象的才能,分析才能,推理归纳才能以及临界条件的挖掘才能.B 级要求 .解题方法与技巧:解法一:虚设法依题意,空车动身后,车上积累了几个沙袋时就反向滑行,说明车的速度由向右变为向左,于是我们可虚设一个中间状态:v=0,设抛第 n 个沙袋前车的速度为vn-1 ,就抛第n 个沙袋的速度为2nvn-1 ,抛后小车速度为零,由动量守恒可得: M+n-1 mvn-1 -2 nmvn-1 =0解得: n=34/14, 因沙袋必需是整数,所以空车动身后积累三个沙袋车就反向滑行.再设向 x 负方向运行时虚设一中间状态v=0,设抛 n 个 m沙袋后车速为零,就由动量守恒定律得: M+3m+n
12、-1 m vn-1 -2 nm vn-1 =0解得: n=8, 故车上最终有大小沙袋11 个.此题的难点是选取争论对象并查找反向的条件. 车反向的条件是由速度大于零变到速度小于零,而在此题解的过程中,用 虚设法 虚设了临界状态速度等于零,抓住这一临界状态并合理选取争论对象把车和 n-1 个扔到车上的沙袋及第n 个要扔到车上的沙袋作为一个系统是正确解答该类运动方向发生变化问题的关键 . 此题也可不设速度为零的临界状态,而用Vn-1 0 和 vn0 争论分析 .解法二:1小车在 x 轴正方向时, 令第 n 个沙袋扔到车上后的车速为vn, 就依据动量守恒定律, 有: M+n-1 欢迎下载精品学习资源
13、m vn-1 -2 nmvn-1 =M+nmvn欢迎下载精品学习资源所以 vn= Mn1m vn-1Mnm欢迎下载精品学习资源小车反向运动的条件是vn-1 0, vn 0所以 M- nm 0. M- n+1m 0M48M30所以 nn 1m14m14所以 n=3.2车朝负 x 方向滑行的过程中,设第n-1 个沙袋扔到车上后车和前面扔上的三个沙袋及现在扔上的 n-1 个沙袋当作一个物体车速为vn-1 , 第 n 个沙袋扔到车上后车速度为vn取向左方向为正 .由动量守恒定律,有: M+3m+n-1 m vn-1 -2 nm vn-1 =M+3m+nm vn欢迎下载精品学习资源所以 vn = M3m
14、n1mvn-1 欢迎下载精品学习资源M3mnm车不再向左滑行的条件是vn-1 0, vn 0所以 M+3m- nm 0, M+3m- n+1m 0欢迎下载精品学习资源故: nM3m m=9, nM3m18m欢迎下载精品学习资源取 n=8 时,车停止滑行,所以车上最终共有大小沙袋11 个.5. 如图 3 所示, 长 2m,质量为 1kg 的木板静止在光滑水平面上,一木块质量也为 1kg可视为质点 , 与木板之间的动摩擦因数为0.2 ;要使木块在木板上从左端滑向右端而不至滑落,就木块初速度的最大值为DA. 1m/sB 2 m/sC 3 m/sD 4 m/s图 3【例 5】 如下图,水平传送带AB长
15、 l =,质量为 M=1kg 的木块随传送带一起以v1=2m/s 的速度向左匀速运动传送带的传送速度恒定,木块与传送带间的动摩擦因数=0.5 当木块运动至最左端A 点时,一颗质量为m=20g 的子弹以 v0 =300m/s 水平向右的速度正对射入木块并穿出,穿出速度u=50m/s,以后每隔 1s 就有一颗子弹射向木块,设子弹射穿木块的时间极短,且每次射入点各不相同,g 取 10m/s求:1在被其次颗子弹击中前,木块向右运动离A点的最大距离?2木块在传达带上最多能被多少颗子弹击中?3 从第一颗子弹射中木块到木块最终离开传送带的过程中,子弹、木块和传送带这一系统产生的热能是多少? g 取 10m/
16、s v0mAMB欢迎下载精品学习资源解析:1第一颗子弹射入木块过程中动量守恒mv 0MV1muMV1欢迎下载精品学习资源解得:v1 =3m/s欢迎下载精品学习资源木块向右作减速运动加速度木块速度减小为零所用时间解得 t 1 =0.6s 木块将从 B 端落下 所以木块在传送带上最多能被16 颗子弹击中3第一颗子弹击穿木块过程中产生的热量为Q11 mv21 MV 21 mu21 MV1 212欢迎下载精品学习资源012222木块向右减速运动过程中板对传送带的位移为Sv1 t1s113欢迎下载精品学习资源产生的热量为Q2=MgS14欢迎下载精品学习资源木块向左加速运动过程中相对传送带的位移为SV1
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