高考物理（考点解读命题热点突破）专题16 碰撞与动量守恒 近代物理初步-人教版高三全册物理试题.doc

专题16碰撞与动量守恒近代物理初步
【命题热点突破一】动量、冲量、动量定理
1．动量、冲量均为矢量，其运算符合平行四边形定则．
2．动量定理是矢量式，用前首先选择正方向．
3．动量定理解题步骤
(1)明确研究对象和物理过程；
(2)分析研究对象在运动过程中的受力情况；
(3)选取正方向，确定物体在运动过程中始末两状态的动量；
(4)依据动量定理列方程、求解．
例1、【2016·全国卷Ⅰ】【物理——选修3­5】
(2)某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中．为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开．忽略空气阻力．已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：
(i)喷泉单位时间内喷出的水的质量；
(ii)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度．
【答案】(i)ρv0S(ii)eq\f(veq\o\al(2,0),2g)－eq\f(M2g,2ρ2veq\o\al(2,0)S2)

(ii)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v.对于Δt时间内喷出的水，由能量守恒得
eq\f(1,2)(Δm)v2＋(Δm)gh＝eq\f(1,2)(Δm)veq\o\al(2,0)④
在h高度处，Δt时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为
Δp＝(Δm)v⑤
设水对玩具的作用力的大小为F，根据动量定理有
FΔt＝Δp⑥
由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得
F＝Mg⑦
联立③④⑤⑥⑦式得
h＝eq\f(veq\o\al(2,0),2g)－eq\f(M2g,2ρ2veq\o\al(2,0)S2)⑧
【变式探究】(2015·安徽)一质量为0.5kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5m的位置B处是一面墙，如图所示．小物块以v0＝9m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s，碰后以6m/s的速度反向运动直至静止．g取10m/s2.

(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ；
(2)若碰撞时间为0.05s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；
(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W.

【答案】(1)μ＝0.32(2)F＝130N(3)W＝9J
【变式探究】
(2015·北京)“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下．将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动．从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，下列分析正确的是()
A．绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小
B．绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小
C．绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大
D．人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力
【解析】从绳恰好伸直到人运动到最低点的过程中，绳对人的拉力始终向上，故冲量始终向上．此过程中人先加速再减速，当拉力等于重力时，速度最大，则动量先增大后减小，A项正确，B、C项错误，在最低点时，人的加速度向上，拉力大于重力，D项错误．
【答案】A
【命题热点突破二】动量守恒
1．动量守恒定律成立的条件
(1)系统不受外力或者所受外力之和为零；
(2)系统受外力，但外力远小于内力，可以忽略不计；
(3)系统在某一个方向上所受的外力之和为零，则该方向上动量守恒．
(4)全过程的某一阶段系统受的外力之和为零，则该阶段系统动量守恒．
2.运用动量守恒定律的解题步骤
(1)分析题意，确定研究对象．
(2)根据题意选取研究的运动段落，明确始末状态的动量大小和方向．
(3)对研究对象进行受力分析，确定是否符合动量守恒的条件．
(4)选取参考正方向．
(5)列取方程求解：符合守恒条件，列动量守恒方程．
3．弹性碰撞与非弹性碰撞
(1)形变完全恢复的叫弹性碰撞；形变完全不恢复的叫完全非弹性碰撞；而一般的碰撞其形变不能够完全恢复．机械能不损失的叫弹性碰撞；机械能损失最多的叫完全非弹性碰撞；而一般的碰撞其机械能有所损失．
(2)碰撞过程遵守的规律——应同时遵守三个原则
①系统动量守恒m1v′1＋m2v′2＝m1v1＋m2v2
②系统动能不增eq\f(1,2)m1v′12＋eq\f(1,2)m2v′22≤eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)
③实际情景可能：碰前、碰后两个物体的位置关系(不穿越)和速度关系应遵循客观实际．如甲物追乙物并发生碰撞，碰前甲的速度必须大于乙的速度，碰后甲的速度必须小于、等于乙的速度或甲反向运动．