高中物理《碰撞 碰撞问题考点透析》文字素材 新人教版选修3-5.doc

1、优质文档优质文档碰撞问题考点透析碰撞问题是历年高考试题的重点和热点，同时它也是同学们学习的难点它所反映出来的物理过程、状态变化及能量关系，能够全方位地考查同学们的理解能力、逻辑思维能力及分析推理能力高考中考查的碰撞问题，碰撞时间极短，位移为零，碰撞过程遵循动量守恒定律一、考点诠释两个(或两个以上)物体相遇，物体之间的相互作用仅持续一个极为短暂的时间，而运动状态发生显著变化，这种现象称为碰撞。碰撞是一个基本，十分重要的物理模型，其特点是：1瞬时性由于物体在发生碰撞时，所用时间极短，因此在计算物体运动时间时，通常把碰撞时间忽略不计；在碰撞这一极短的时间内，物体的位置是来不及改变的，因此我们可以认为

2、物体在碰撞中位移为零。2动量守恒性因碰撞时间极短，相互作用的内力大于外力，所以系统在碰撞过程中动量守恒。3动能不增在碰撞过程中，系统总动能只有减少或者不变，而绝不会增加，即不能违背能量守恒原则。若弹性碰撞则同时满足动量、动能守恒。非弹性碰撞只满足动量守恒，而不满足动能守恒（系统的动能减少） 。二、解题策略首先要根据碰撞的瞬时性特点，正确选取相互作用的研究对象，使问题简便解决；其次要确定碰撞前和碰撞后系统中各个研究对象的状态；然后根据动量守恒定律及其他规律求解，并验证求得结果的合理性。三、边解边悟1在光滑的水平面上有三个完全相同的小球排成一条直线2、3 小球静止，并靠在一起，1 球以速度 v0射

3、向它们，如图所示设碰撞过程不损失机械能，则碰后三个小球的速度为多少？解析：本题的关键在于分析清楚实际的碰撞过程：由于球 1 与球 2 发生碰撞时间极短，球 2 的位置来不及发生变化，这样球 2 对球 3 也就无法产生力的作用，即球 3 不会参与此次碰撞过程而球 1 与球 2 发生的是弹性碰撞，质量又相等，故它们在碰撞中实现速度交换，碰后球 1 立即停止，球 2 速度立即变为 0v；此后球 2 与球 3 碰撞，再一次v0 2 3 1 优质文档优质文档实现速度交换所以碰后球 1、球 2 的速度为零，球 3 速度为 v02用轻弹簧相连的质量均为 m=2的 A、 B 两物体都以 v=6m/s 的速度在

4、光滑的水平地面上运动，弹簧处于原长，质量 M = 4的物体 C 静止在前方，如图所示。 B 与 C 碰撞后二者粘在一起运动，在以后的运动中，求：（1）当弹簧的弹性势能最大时物体 A 的速度。（2）弹性势能的最大值是多大？解析：（1）由动量守恒定律得当弹簧的压缩量最大时，弹性势能最多，此时 A、 B、 C 的速度相等2 mv=（2 m+M） v1 v1=2 mv/（2 m+M）=3 m/s即 A 的速度为 3 m/s（2）由动量守恒定律得 B、 C 碰撞时mv=（ m+M） v2 v2= mv/（ m+M）=2m/s由能量守恒可得mv2/2（ m M） v22/2=（2 m M） v12/2 E

5、P解得： EP=12J3质量均为 m，完全相同的两辆实验小车 A 和 B 停放在光滑水面上，A 车上另悬挂有一质量为 2m 的小球 C。开始 B静止，A、C 以速度 v0向右运动，两车发生完全非弹性碰撞但不粘连，碰撞时间极短，碰后小球 C 先向右摆起，再向左摆起每次均未达到水平，求：（1）小球第一次向右摆起至最大高度 h1时小车 A 的速度大小 v.（2）小球第一次向右摆起的最大高度 h1和第一次向左摆起的最大高度 h2之比.解析：（1）研究 A、B、C 整体，从最开始到小球第一次向右摆起至最大高度过程中，根据水平方向动量守恒（3m）v 0 = (4m) v 解得 43A B Cv优质文档优质

6、文档（2）研究 A、B 整体，两车碰撞过程中，设碰后瞬间 A、B 共同速度为 v1，根据动量守恒mv0 = (2m)v1解得 12v从碰拉结束到小球第一次向右摆起至最大高度过程中，根据机械能守定律221201 )4()()()( vmmgh解得 v6201由受力分析可知，小球下摆回最低点，B、C 开始分离。设此时小球速度为 v3，小车速度为 v4，以向右为正方向，从碰撞结束到小球摆回最低点过程中根据水平方向动量守恒（2m）v 0 +(2m)v1 = (2m)v3 +(2m)v4根据机械能守恒定律 24232120 )(1)()()(1 vmvm解得小球速度 v3 = v1 = 0，方向向右小车

7、速度 v4 = v0，方向向右另一根不合题意舍去。研究 A、C 整体从返回最低点到摆到左侧最高点过程。根据水平方向向量守恒 (2m) v3 +mv4 = (3m)v5根据机械能守恒定律 2524232 )3(1)(1)( vmvmgh解得 vh420所以 h1：h 2 =3：24如图所示，质量为 M=3kg、长度为 L=1.2m 的木板静止在光滑水平面上，其左端的壁上有自由长度为L0=0.6m 的轻弹簧，右端放置一质量为 m=1kg 的小物块，小物块与木块间的动摩擦因数为 =0.4，今对小物块施优质文档优质文档加一个水平向左的瞬时冲量 I0=4Ns，小物块相对于木板向左运动而压缩弹簧使弹性势能

8、增大为最大值 Emax，接着小物块又相对于木板向右运动，最终恰好相对静止于木板的最右端，设弹簧未超出弹性限度，并取重力加速度为 g=10m/s2。求：（1）当弹簧弹性势能最大时小物块速度 v；（2）弹性势能的最大值 Emax及小物块相对于木板向左运动的最大距离 Lmax。解析：（1）由动量定理及动量守恒定律得I0=mv0 mv0=(m+M)v解得：v=1m/s（2）由动量守恒定律和功能关系得mv0=(m+M)u1mv2 = （m+M）v 2+mgL max+Emax mv2 = （m+M）u 2+2mgL max 解得： Emax=3J Lmax=0.75m5.在绝缘水平面上放一质量 m=2.

9、010-3kg 的带电滑块 A，所带电荷量 q=1.010-7C.在滑块 A 的左边 l=0.3m 处放置一个不带电的绝缘滑块 B，质量 M=4.010-3kg， B 与一端连在竖直墙壁上的轻弹簧接触(不连接)且弹簧处于自然状态，弹簧原长 S=0.05m.如图所示，在水平面上方空间加一水平向左的匀强电场，电场强度的大小为E=4.0105N/C，滑块 A 由静止释放后向左滑动并与滑块 B 发生碰撞，设碰撞时间极短，碰撞后两滑块结合在一起共同运动并一起压缩弹簧至最短处(弹性限度内)，此时弹性势能 E0=3.210-3J，两滑块始终没有分开，两滑块的体积大小不计，与水平面间的动摩擦因数均为 =0.5

10、， g 取 10m/s2.求:(1)两滑块碰撞后刚结合在一起的共同速度 v；(2)两滑块被弹簧弹开后距竖直墙壁的最大距离 s.解析:(1)设两滑块碰前 A 的速度为 v1，由动能定理有:21mvglqEl解得: v1=3m/s A、 B 两滑块碰撞，由于时间极短动量守恒，设共同速度为 vM)(1ESABl优质文档优质文档解得: v=1.0m/s (2)碰后 A、 B 一起压缩弹簧至最短，设弹簧压缩量为 x1，由动能定理有：2011 )()( vmMEgxmMqEx解得: x1=0.02m设反弹后 A、 B 滑行了 x2距离后速度减为零，由动能定理得: 0)(20 gq解得: x20.05m以后

11、，因为 qE (M+m)g，滑块还会向左运动，但弹开的距离将逐渐变小，所以，最大距离为:S=x2+s-x1=0.05m+0.05m-0.02m=0.08m.6.如图所示，两个完全相同质量为 m 的木板 A、 B 置于水平面上。它们的间距s=2.88m，质量为2 m、大小可以忽略的物块C 置于A 板的左端。C 与A 之间的动摩擦因数为 1=0.22，A 、B 与水平面之间的动摩擦因数 2=0.10，最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。开始时，三个物体处于静止状态，现给C 施加一个水平向右，大小为 25mg的恒力F，假定A、B 碰撞时间很短且碰撞后粘连在一起，要使C 最终不脱离木板，每块木板的长度最

12、少要为多少？解析：在 A，B 碰撞之前，A，C 间的最大静摩擦力为 2 1mg=0.44mg，大于 C 所受到的外力 0.4mg，因此，A，C 之间无相对运动。所以 A，C 可作为一个整体。碰撞前 A，C的速度可以用动能定理求出。碰撞之后，A，B 具有共同的速度，C 的速度不变。A，C 间发生相对运动。并且根据题意，A，B，C 系统所受的摩擦力等于 F，因此系统所受的合外力为零。可运用动量守恒定理求出 C 刚好不脱离木板的系统最终的共同速度。然后，运用能量守恒定律求出 A，B的长度，即 C 与 A，B 发生相对位移的距离。由于 F 小于 A，C 间最大静摩擦力，所以 A，C 无相对运动。FS- 23mgS= 13m 2v优质文档优质文档解得 1v= 435m/sc= m/s，m 1=2m abv得 abv= 2m/s因为，F= 24mg=0.4mg;所以，A，B，C 组成的系统合外力为零2m cv+2m ab=4mv得， = 35m/s由能量守恒定理得F2L+ 124mv- 12mg2L= 22m cv+ 12m 2abL=5m