资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台高中物理选择性必修一素养提升学案第一章 动量守恒定律专题强化1.5 碰撞模型【培优目标】1.会利用动量守恒定律和能量守恒定律分析常见碰撞问题。2.培养应用动量观点和能量观点分析综合问题的能力。【知识解读】1.碰撞遵循的三条原则(1)动量守恒,即p1+p2=p'1+p'2.(2)机械能不增加,即Ek1+Ek2≥E'k1+E'k2.(3)速度要合理①同向碰撞:碰撞前,后面的物体速度大于前面的物体速度;碰撞后,前面的物体速度大于或等于后面的物体速度,也可能后面的物体速度反向.②相向碰撞:碰撞后两物体的运动方向不可能都不改变,有可能都静止.2.碰撞的类型及特点类型 动量是否守恒 机械能是否守恒 相关公式弹性碰撞 守恒 守恒 m1v1+m2v2=m1v'1+m2v'2,m1+m2=m1v'21+m2v'22非弹性碰撞 守恒 有损失 m1v1+m2v2=m1v'1+m2v'2,m1+m2=m1v'21+m2v'22+ΔEk完全非弹性碰撞 守恒 损失最大 m1v1+m2v2=(m1+m2)v,m1+m2-(m1+m2)v2=ΔEkm【典例剖析】【典例】.(15分)(2025湖北名校联盟质检)如图所示(俯视图),光滑水平面上放置着半圆形挡板,两个可视为质点的小球A、B可沿半圆弧挡板内侧在水平面内做圆周运动,A、B两球的质量分别为、,半圆弧挡板半径为。半圆弧挡板的另一端安装有一个弹射器,B球与其碰撞后可原速率弹回。初始时,B球静止放在半圆弧挡板的最左端,A球以的速度从一端沿半圆弧运动,并与B球发生弹性碰撞。求(1)A球和B球第一次碰撞前,半圆弧挡板对A球支持力N的大小;(2)A球和B球第一次碰撞后,二者速度、的大小;(3)A球和B球第二次碰撞后,二者速度、的大小。【名师解析】(1)当A、B发生碰撞时,对A有解得(2)A、B碰撞,由动量守恒定律和能量守恒定律解得(3)A、B球碰撞,由动量守恒定律和能量守恒定律解得【针对性训练】1.(2024年河南漯河重点高中期末)10.(多选)如图所示,在光滑的水平支撑面上,有A、B两个小球,A球动量为10 kg·m/s,B球动量为12 kg·m/s,A球追上B球并相碰,碰撞后,A球动量变为8 kg·m/s,方向没变,则A、B两球质量的比值可能为( )A.0.5 B.0.6C.0.65 D.0.75答案BC解析:A、B两球同向运动,A球要追上B球要有条件vA>vB.两球碰撞过程中动量守恒,且动能不会增多,碰撞结束后应符合条件vB′≥vA′.由vA>vB得>,则<=,由碰撞过程动量守恒得pA+pB=pA′+pB′,则pB′=14 kg·m/s,由碰撞过程的动能关系得+≥+,则≤,由vB′≥vA′得≥,则≥=,所以≤≤,故B、C正确,A、D错误.2.(2024年4月北京东城区模拟)如图所示,质量为M、倾角为的光滑斜劈置于光滑水平地面上,质量为m的小球第①次和第②次分别以方向水平向右和水平向左、大小均为的初速度与静止的斜劈相碰,碰撞中无机械能损失。重力加速度用g表示,下列说法正确的是A.这两次碰撞过程小球和斜劈组成的系统动量都守恒B.第②次碰撞后斜劈的速度小于C.第②次碰撞过程中地面对斜劈的支持力等于D.第①次碰撞前、后小球的速度方向一定在同一直线上;第②次碰撞前、后小球速度方向与斜面法线的夹角一定相等【答案】B【解析】第①次碰撞过程小球和斜劈组成的系统动量守恒,而第②次碰撞过程小球和斜劈组成的系统在水平方向动量守恒,竖直方向动量不守恒,A错误;设第②次碰撞后斜劈的速度为v,小球的速度大小为v1,与水平方向的夹角为α,且α>2θ,小球与斜劈在水平方向动量守恒,由mv0=Mv+mv1cosα,由机械能守恒定律,mv02=Mv2+mv12,联立解得: v<,B正确。由于第②次碰撞后小球斜向上抛出,所以第②次碰撞过程中地面对斜劈的支持力大于,C错误;第①次碰撞前、后小球的速度方向一定在同一直线上;第②次碰撞前、后小球相对斜劈的速度方向与斜面法线的夹角一定相等,相对地面的速度方向与斜面法线的夹角不相等,D错误。3. (2024北京西城期末)2023年9月,“天宫课堂”第四课在中国空间站正式开讲,神舟十六号航天员在梦天实验舱内进行授课。航天员用0.3kg的大球与静止的0.1kg的小球发生正碰,某同学观看实验时发现:碰撞后,大球向前移动1格长度时,小球向前移动3格的长度,忽略实验舱内空气阻力的影响。下列说法正确的是( )A. 碰撞后大球的动量大于小球的动量B. 碰撞后大球的动能等于小球的动能C. 大球碰撞前后的速度比为2:1D. 大球碰撞前后的动能比为2:1【参考答案】C【名师解析】.大球向前移动1格长度时,小球向前移动3格的长度,则根据碰撞后大球的动量等于小球的动量,故A错误;B.根据碰撞后大球的动能小于小球的动能,故B错误;C.根据动量守恒得故C正确;根据大球碰撞前后的动能比为4:1,故D错误。4. (2024山东济南历城二中质检)半径为R的竖直放置的光滑半圆轨道如图所示,质量为3m的小球B静止在轨道最低点,质量为m的小球A从轨道边缘由静止下滑,A、B间碰撞为弹性碰撞,则( )A. A、B两球总动量一直不变B. 碰撞前A球重力的功率一直变大C. A、B两球此后的碰撞位置一定还在轨道最低点D. 每次碰撞前的瞬间,两球对轨道压力一定相等【参考答案】C【名师解析】A、B两球碰撞时动量守恒,故A错误;球A在下滑过程初始时刻速度为0,瞬时功率为0,最低点速度方向与重力方向垂直,所以瞬时功率为0,所以碰撞前A球重力的功率先增大后减小,故B错误;假设碰撞前A球的速度为,碰后A球的速度为、B球的速度为,则解得,所以会再次在最低点发生碰撞,且有解得第二次碰撞后的速度为、此后如此循环,故C正确;由于两球质量不同,每隔一定周期,两球碰撞前速度大小相等,根据牛顿第二定律所以压力会不相等,故D错误。5. (2024江苏泰州3月调研)如图所示,可视为质点的两个小物块A、B并排放在粗糙水平面上,一根轻绳一端固定于水平面上的O点,另一端系在小物块A上。已知,A、B与水平面间的动摩擦因数,轻绳长取取3.14且。现给A一个向左的初速度,使其绕O点做圆周运动,运动一周时与B发生弹性碰撞。求:(1)A刚开始运动时所受轻绳拉力的大小;(2)A与B碰前瞬间的加速度大小a;(3)A与B碰后B滑行的距离s。【参考答案】(1);(2);(3)【名师解析】(1)A刚开始运动时轻绳拉力提供向心力解得轻绳拉力的大小(2)设A与B碰前瞬间的速度为,根据动能定理解得此时绳子的拉力为根据牛顿第二定律解得(3)根据动量守恒根据机械能守恒解得B的加速度A与B碰后B滑行的距离6. (2024河北保定部分学校期末) 如图所示,固定在竖直平面内的轨道由倾角θ可调的倾斜轨道AB、足够长的水平轨道BC和半径为R=0.3m的竖直圆轨道构成,P为圆轨道的最高点,AB段轨道粗糙,其余轨道光滑,各段轨道均平滑连接,当倾角θ=30°时,质量为m1=0.6kg的物块a恰好能沿轨道AB匀速下滑。现将倾角调为θ=60°,让物块a从距水平面BC高度为h=1.2m处静止滑下,过一段时间后与静止在水平轨道BC上的物块b发生弹性碰撞,若物块a、b均可视为质点,物块a始终不会脱离轨道,取重力加速度g=10m/s2,求:(1)物块a与轨道AB间的动摩擦因数;(2)物块a第一次经过圆轨道最高点P时对轨道的压力大小;(3)若物块a只经过一次P点且能与物块b发生两次碰撞,求物块b的质量范围。【参考答案】(1);(2)2N;(3)【名师解析】(1)当倾角θ=30°时,物块a恰好能沿轨道AB匀速下滑,则解得(2)物块a第一次经过圆轨道最高点P时,由动能定理解得在P点时解得(3)设物块a与物块b碰前的速度为v0,则解得根据动量守恒和能量守恒,可得解得因物块a只经过一次P点,且不脱离轨道,则物块a能与物块b发生两次碰撞,则联立解得21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)" 21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源预览