2019-2020年高三物理 一輪復(fù)習(xí)動(dòng)量能量1導(dǎo)學(xué)案.doc

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班級(jí)： 組別： 姓名： 組內(nèi)評(píng)價(jià)： 教師評(píng)價(jià)： （等第） 2019-2020年高三物理 一輪復(fù)習(xí)動(dòng)量能量1導(dǎo)學(xué)案 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】掌握碰撞模型特征，并能進(jìn)行正確應(yīng)用。 【重點(diǎn)難點(diǎn)】碰撞模型的應(yīng)用 【自主學(xué)習(xí)】教師評(píng)價(jià)： （等第） 1．碰撞是指運(yùn)動(dòng)的物體相遇時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了顯著變化的過(guò)程. 2．碰撞是物體之間突然發(fā)生的現(xiàn)象，由于作用時(shí)間極短，相互作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，因此碰撞時(shí)系統(tǒng)的 守恒. 3．兩物體相碰撞通常有以下三種情形： ⑴兩物體碰撞后合為一個(gè)整體，以某一共同速度運(yùn)動(dòng)，稱為完全非彈性碰撞，此類碰撞中動(dòng)能損失 ，即動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式能的值最多. ⑵兩物體碰撞后，動(dòng)能無(wú)損失，稱為完全彈性碰撞， 當(dāng)兩相等質(zhì)量的物體發(fā)生彈性碰撞時(shí)，由上式可知，其速度 ，這是一個(gè)很有用的結(jié)論. 4、判斷碰撞結(jié)果的三大原則 ⑴動(dòng)量守恒，即P1+P2= P1’+P2’ ⑵動(dòng)能不增加,即Ek1+Ek2≥E‘k1+E’k2或 ⑶速度要符合情景：如果碰前兩物體同向運(yùn)動(dòng)，則后面的物體速度必大于前面物體的速度，即v后>v前，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)碰撞。碰撞后，原來(lái)在前的物體的速度一定增大，且原來(lái)在前的物體速度大于或等于原來(lái)在后的物體的速度，即v’前>v’后，否則碰撞沒(méi)有結(jié)束. 如果碰前兩物體是相向運(yùn)動(dòng)，則碰后兩物體的運(yùn)動(dòng)方向不可能都不改變，除非兩物體碰撞后速度均為零. 自主測(cè)評(píng)： 1質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)小球在光滑的水平面上分別以速度v1、v2同向運(yùn)動(dòng)并發(fā)生對(duì)心碰撞，碰后m2被右側(cè)的墻原速?gòu)椈?，又與m1相碰，碰后兩球都靜止。求：兩球第一次碰后m1球的速度大小。 2 質(zhì)量為4kg的物體A靜止在水平桌面上，另一質(zhì)量為2kg的物體B以5m/s的水平速度與A相撞，碰撞后B以1m/s的速度反向彈回，求相撞過(guò)程中A、B組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能。 3．甲球與乙球相碰，甲球的速度減少5m/s，乙球的速度增加了3m/s，則甲、乙兩球質(zhì)量之比m甲∶m乙是（ ） 　A 2∶1 B 3∶5 C 5∶3 D 1∶2 4、A、B兩球在光滑水平面上沿一直線向同一方向運(yùn)動(dòng)，A球的動(dòng)量為5kgm／s，B球的動(dòng)量為7kgm／s,當(dāng)A球追上B球發(fā)生碰撞，則碰撞后A、B兩球的動(dòng)量可能為　( ) A．　　　　　B． C． D． 5、在光滑水平面上，動(dòng)能為E0、動(dòng)量的大小為po的小鋼球1和靜止小鋼球2發(fā)生碰撞，碰撞前后球l的運(yùn)動(dòng)方向相反．將碰撞后球l的動(dòng)能和動(dòng)量的大小分別記為E1、p1，球2的動(dòng)能和動(dòng)量的大小分別記為E2、p2，則必有　　　?。ā? ） A．；　　B．；　　C．　　D． 6 帶有光滑圓弧的軌道、質(zhì)量為M的滑車靜止于光滑的水平面上，如圖所示。一個(gè)質(zhì)量為m的小球以速度水平?jīng)_向滑車，當(dāng)小球在返回并脫離滑車時(shí)，下列說(shuō)法可能正確的是（ ） A. 小球一定沿水平方向向左平拋運(yùn)動(dòng) B. 小球可能沿水平方向向右平拋運(yùn)動(dòng) C. 小球可能做自由落體運(yùn)動(dòng) D. 小球可能做水平向右運(yùn)動(dòng) 。 。 。 。 。 。 。 。 0 10 20 30 40 50 60 70 x/cm A A A A B B 7.A、B兩滑塊在一水平直氣墊導(dǎo)軌上相碰，用頻閃照相機(jī)在t0 = 0，t1 = Δt，t2 = 2Δt，t3 = 3Δt各時(shí)刻閃光四次，攝得如圖所示照片，其中B像有重疊，mB = mA，由此可判斷：（ ） A、 碰前B靜止，碰撞發(fā)生在60cm處，t = 2.5Δt時(shí)刻； B、 碰后B靜止，碰撞發(fā)生在60cm處，t = 0.5Δt時(shí)刻； C、 碰前B靜止，碰撞發(fā)生在60cm處，t = 0.5Δt時(shí)刻； D、 碰后B靜止，碰撞發(fā)生在60cm處，t = 2.5Δt時(shí)刻。 8.如圖所示,光滑水平面上有大小相同的A、B兩球在同一直線上運(yùn)動(dòng).兩球質(zhì)量關(guān)系為mB=2mA,規(guī)定向右為正方向,A、B兩球的動(dòng)量均為6 kgm/s,運(yùn)動(dòng)中兩球發(fā)生碰撞,碰撞后A球的動(dòng)量增量為-4 kgm/s,則 （ ） A.左方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為2∶5 B.左方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為1∶10 C.右方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為2∶5 D.右方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為1∶10 9.下雪天,卡車在筆直的高速公路上勻速行駛.司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)前方停著一輛故障車,他將剎車踩到底,車輪被抱死,但卡車仍向前滑行,并撞上故障車,且推著它共同滑行了一段距離l后停下.事故發(fā)生后,經(jīng)測(cè)量,卡車剎車時(shí)與故障車距離為L(zhǎng),撞車后共同滑行的距離l=L.假定兩車輪胎與雪地之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同.已知卡車質(zhì)量M為故障車質(zhì)量m的4倍. (1)設(shè)卡車與故障車相撞前的速度為v1,兩車相撞后的速度變?yōu)関2,求； (2)卡車司機(jī)至少在距故障車多遠(yuǎn)處采取同樣的緊急剎車措施,事故才能免于發(fā)生. 10.在光滑的水平面上，質(zhì)量為m1的小球A以速率v0向右運(yùn)動(dòng)。在小球的前方O點(diǎn)處有一質(zhì)量為m2的小球B處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示。小球A與小球B發(fā)生正碰后小球A、B均向右運(yùn)動(dòng)。小球B被在Q點(diǎn)處的墻壁彈回后與小球A在P點(diǎn)相遇，PQ＝1.5PO。假設(shè)小球間的碰撞及小球與墻壁之間的碰撞都是彈性的，求兩小球質(zhì)量之比m1/m2。 二、我的疑問(wèn)： 三、【合作探究】 1.（09全國(guó)卷）質(zhì)量為M的物塊以速度V運(yùn)動(dòng)，與質(zhì)量為m的靜止物塊發(fā)生正撞，碰撞后兩者的動(dòng)量正好相等，兩者質(zhì)量之比M/m可能為 ( ) A.2 B.3 C.4 D. 5 2.（廣東卷）如圖所示，水平地面上靜止放置著物塊B和C，相距=1.0m 。物塊A以速度=10m/s沿水平方向與B正碰。碰撞后A和B牢固地粘在一起向右運(yùn)動(dòng)，并再與C發(fā)生正碰，碰后瞬間C的速度=2.0m/s 。已知A和B的質(zhì)量均為m，C的質(zhì)量為A質(zhì)量的k倍，物塊與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.45.（設(shè)碰撞時(shí)間很短，g取10m/s2） （1）計(jì)算與C碰撞前瞬間AB的速度； （2）根據(jù)AB與C的碰撞過(guò)程分析k的取值范圍，并討論與C碰撞后AB的可能運(yùn)動(dòng)方向。 四【課堂檢測(cè)】 1.質(zhì)量相等的甲乙兩球在光滑水平面上沿同一直線運(yùn)動(dòng)。甲以7 kgm/s的動(dòng)量追上前方以5 kgm/s的動(dòng)量同向運(yùn)動(dòng)的乙球發(fā)生正碰，則碰后甲乙兩球動(dòng)量不可能的是 ( ) A．6.5 kgm/s， 5.5 kgm/s B．6 kgm/s， 6 kgm/s B m1 m2 A C．5.5 kgm/s， 6.5 kgm/s D．4 kgm/s， 8 kgm/s 2.下面是一個(gè)物理演示實(shí)驗(yàn)，它顯示：右圖中自由下落的物體A和B經(jīng)反彈后，B能上升到比初始位置高得多的地方．A是某種材料做成的實(shí)心球，質(zhì)量m1＝0.28kg，在其頂部的凹坑中插著質(zhì)量m2＝０.10kg的木棍B．B只是松松地插在凹坑中，其下端與坑底之間有小空隙。將此裝置從A下端離地板的高度H＝1.25m處由靜止釋放。實(shí)驗(yàn)中，A觸地后在極短時(shí)間內(nèi)反彈，且其速度大小不變；接著木棍B脫離球A開(kāi)始上升，而球A恰好停留在地板上，求木棍B上升的高度． 3.如圖所示,在一光滑的水平面上有兩塊相同的木板B和C.重物A（視為質(zhì)點(diǎn)）位于B的右端,A、B、C的質(zhì)量相等.現(xiàn)A和B以同一速度滑向靜止的C,B與C發(fā)生正碰.碰后B和C粘在一起運(yùn)動(dòng)，A在C上滑行,A與C有摩擦力.已知A滑到C的右端而未掉下.試問(wèn)： B、C發(fā)生正碰到A剛移動(dòng)到C右端期間,C所走過(guò)的距離是C板長(zhǎng)度的多少倍？ 4. xx全國(guó)卷小球A和B的質(zhì)量分別為mA 和 mB 且mA＞＞mB 在某高度處將A和B先后從靜止釋放。小球A與水平地面碰撞后向上彈回，在釋放處的下方與釋放出距離為H的地方恰好與正在下落的小球B發(fā)生正幢，設(shè)所有碰撞都是彈性的，碰撞事件極短。求小球A、B碰撞后B上升的最大高度。 5.（重慶卷）圖中有一個(gè)豎直固定在地面的透氣圓筒，筒中有一勁度為k的輕彈簧，其下端固定，上端連接一質(zhì)量為m的薄滑塊，圓筒內(nèi)壁涂有一層新型智能材料——ER流體，它對(duì)滑塊的阻力可調(diào).起初，滑塊靜止,ER流體對(duì)其阻力為0，彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，現(xiàn)有一質(zhì)量也為m的物體從距地面2L處自由落下，與滑塊碰撞后粘在一起向下運(yùn)動(dòng).為保證滑塊做勻減速運(yùn)動(dòng)，且下移距離為時(shí)速度減為0，ER流體對(duì)滑塊的阻力須隨滑塊下移而變.試求（忽略空氣阻力）: (1)下落物體與滑塊碰撞過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能； (2)滑塊向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度的大小； (3)滑塊下移距離d時(shí)ER流體對(duì)滑塊阻力的大小. 6.（07全國(guó)卷）用放射源釙的α射線轟擊鈹時(shí),能發(fā)射出一種穿透力極強(qiáng)的中性射線,這就是所謂鈹“輻射”.1932年,查德威克用鈹“輻射”分別照射(轟擊)氫和氮(它們可視為處于靜止?fàn)顟B(tài)),測(cè)得照射后沿鈹“輻射”方向高速運(yùn)動(dòng)的氫核和氮核的速度之比為7.0.查德威克假設(shè)鈹“輻射”是由一種質(zhì)量不為零的中性粒子構(gòu)成的,從而通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)在歷史上首次發(fā)現(xiàn)了中子.假定鈹“輻射”中的中性粒子與氫或氮發(fā)生彈性正碰,試在不考慮相對(duì)論效應(yīng)的條件下計(jì)算構(gòu)成鈹“輻射”的中性粒子的質(zhì)量.(質(zhì)量用原子質(zhì)量單位u表示,1 u等于一個(gè)12C原子質(zhì)量的十二分之一.取氫核和氮核的質(zhì)量分別為1.0 u和14 u.) 【學(xué)習(xí)日記】教師評(píng)價(jià)： （等第） 9.（04全國(guó)卷Ⅱ25）柴油打樁機(jī)的重錘由氣缸、活塞等若干部件組成，氣缸與活塞間有柴油與空氣的混合物.在重錘與樁碰撞的過(guò)程中，通過(guò)壓縮使混合物燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，從而使樁向下運(yùn)動(dòng)，錘向上運(yùn)動(dòng).現(xiàn)把柴油打樁機(jī)和打樁過(guò)程簡(jiǎn)化如下： 柴油打樁機(jī)重錘的質(zhì)量為m，錘在樁帽以上高度為h處（如圖甲所示）從靜止開(kāi)始沿豎直軌道自由落下，打在質(zhì)量為M（包括樁帽）的鋼筋混凝土樁子上.同時(shí)，柴油燃燒，產(chǎn)生猛烈推力，錘和樁分離，這一過(guò)程的時(shí)間極短.隨后，樁在泥土中向下移動(dòng)一距離l.已知錘反跳后到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，錘與已停下的樁帽之間的距離也為h（如圖乙所示）.已知m=1.0103 kg,M=2.0103 kg,h=2.0 m,l=0.20 m,重力加速度g取10 m/s2,混合物的質(zhì)量不計(jì).設(shè)樁向下移動(dòng)的過(guò)程中泥土對(duì)樁的作用力F是恒力，求此力的大小. 答案 2.1100 N 解析 錘自由下落，碰樁前速度v1向下 v 1= ① 碰后，已知錘上升高度為（h-l），故剛碰后向上的速度為 v2= ② 設(shè)碰后樁的速度為v，方向向下，由動(dòng)量守恒定律得 mv1=Mv-mv2 ③ 樁下降的過(guò)程中，根據(jù)功能關(guān)系 Mv2+Mgl=Fl ④ 由①②③④式得 F=Mg+ ()［2h-l+2］ ⑤ 代入數(shù)值，得F=2.1105 N ⑥ 答案 1.2 u 解析 設(shè)構(gòu)成鈹“輻射”的中性粒子的質(zhì)量和速度分別為m和v,氫核的質(zhì)量為mH.構(gòu)成鈹“輻射”的中性粒子與氫核發(fā)生彈性正碰,碰后兩粒子的速度分別為v′和vH′.由動(dòng)量守恒與能量守恒定律得: mv=mv′+mHvH′ ① mv2=mv′2+mHvH′2 ② 解得vH′= ③ 同理,對(duì)于質(zhì)量為mN的氮核,其碰后速度為 vN′= ④ 由③④式可得 m= ⑤ 根據(jù)題意可知 vH′=7.0vN′ ⑥ 將上式與題給數(shù)據(jù)代入⑤式得 m=1.2 u 7.（07重慶理綜25）某興趣小組設(shè)計(jì)了一種實(shí)驗(yàn)裝置,用來(lái)研究碰撞問(wèn)題,其模型如 右圖所示.用完全相同的輕繩將N個(gè)大小相同、質(zhì)量不等的小球并列懸掛于一水平 桿,球間有微小間隔,從左到右,球的編號(hào)依次為1、2、3…….N,球的質(zhì)量依次遞減, 每個(gè)球的質(zhì)量與其相鄰左球質(zhì)量之比為k(k＜1).將1號(hào)球向左拉起,然后由靜止釋放,使 其與2號(hào)球碰撞,2號(hào)球再與3號(hào)球碰撞……所有碰撞皆為無(wú)機(jī)械能損失的正碰.(不計(jì)空氣阻力,忽略繩的伸長(zhǎng),g取10 m/s2) (1)設(shè)與n+1號(hào)球碰撞前,n號(hào)球的速度為vn,求n+1號(hào)球碰撞后的速度. (2)若N=5,在1號(hào)球向左拉高h(yuǎn)的情況下,要使5號(hào)球碰撞后升高16h(16h小于繩長(zhǎng)),問(wèn)k值為多少？ (3)在第(2)問(wèn)的條件下,懸掛哪個(gè)球的繩最容易斷,為什么？ 答案 (1) (2)0.414 (3)懸掛1號(hào)球的繩最容易斷,原因見(jiàn)解 解析 (1)設(shè)n號(hào)球質(zhì)量為mn,n+1號(hào)球質(zhì)量為mn+1,碰撞后的速度分別為v n′、vn+1′,取水平向右為正方向,據(jù)題意有n號(hào)球與n+1號(hào)球碰撞前的速度分別為vn、0,且mn+1=kmn 根據(jù)動(dòng)量守恒定律,有mnvn=mnvn′n+kmnv n+1′ ① 根據(jù)機(jī)械能守恒定律,有 mnvn2=mnv n′2+kmnv n+1′2 ② 由①②得v n+1′=(v n+1′=0舍去) 設(shè)n+1號(hào)球與n+2號(hào)球碰前的速度為vn+1 據(jù)題意有vn+1=v n+1′ 得vn+1=v n+1′= ③ (2)設(shè)1號(hào)球擺至最低點(diǎn)時(shí)的速度為v1,由機(jī)械能守恒定律有 m1gh=m1v12 ④ 解得v1= ⑤ 同理可求5號(hào)球碰后瞬間的速度 v5= ⑥ 由③式得vn+1=nv1 ⑦ N=n+1=5時(shí),v5=（）4v1 ⑧ 由⑤⑥⑧三式得 k=-1≈0.414(k=--1舍去) ⑨ (3)設(shè)繩長(zhǎng)為l,每個(gè)球在最低點(diǎn)時(shí),細(xì)繩對(duì)球的拉力為F,由牛頓第二定律有 F-mng=mn ⑩ 則F=mng+mn=mng+2=mng+Ekn 式中Ekn為n號(hào)球在最低點(diǎn)的動(dòng)能 由題意可知1號(hào)球的重力最大,又由機(jī)械能守恒定律可知1號(hào)球在最低點(diǎn)碰前的動(dòng)能也最大,根據(jù)式可判斷在1號(hào)球碰撞前瞬間懸掛1號(hào)球細(xì)繩的張力最大,故懸掛1號(hào)球的繩最容易斷. 解析： （1）設(shè)物體下落末速度為v0，由機(jī)械能守恒定律 得 設(shè)碰后共同速度為v1，由動(dòng)量守恒定律 2mv1=mv0 得 碰撞過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能力 (2)設(shè)加速度大小為a,有 得　 （3）設(shè)彈簧彈力為FN，ER流體對(duì)滑塊的阻力為FER 受力分析如圖所示 FS=kx x=d+mg/k 答案 倍 解析 設(shè)A、B、C的質(zhì)量均為m.碰撞前,A與B的共同速度為v0,碰撞后B與C的共同速度為v1。對(duì)B、C,由動(dòng)量守恒定律得 mv0=2mv1 ① 設(shè)A滑至C的右端時(shí),三者的共同速度為v2.對(duì)A、B、C,由動(dòng)量守恒定律得 2mv0=3mv1 ② 設(shè)A與C的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,從發(fā)生碰撞到A移至C的右端時(shí)C所走過(guò)的距離為S.對(duì)B、C由功能關(guān)系 μ（2m）gs=(2m)v22-(2m)v12 ③ Μmg(s+l)= mv02-mv22 ④ 由以上各式解得=2.（05北京春招24）下雪天,卡車在筆直的高速公路上勻速行駛.司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)前方停著一輛故障車,他將剎車踩到底,車輪被抱死,但卡車仍向前滑行,并撞上故障車,且推著它共同滑行了一段距離l后停下.事故發(fā)生后,經(jīng)測(cè)量,卡車剎車時(shí)與故障車距離為L(zhǎng),撞車后共同滑行的距離l=L.假定兩車輪胎與雪地之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同.已知卡車質(zhì)量M為故障車質(zhì)量m的4倍. (1)設(shè)卡車與故障車相撞前的速度為v1,兩車相撞后的速度變?yōu)関2,求； (2)卡車司機(jī)至少在距故障車多遠(yuǎn)處采取同樣的緊急剎車措施,事故才能免于發(fā)生. 答案 (1) (2) L 解析 (1)由碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒知 Mv1=(M+m)v2 TH