广东省梅州兴宁市罗岗中学09届高考物理复习讲义 刘远辉编写
同时性:v1、v2是相互作用前同一时刻的速度,v1'、v2'是相互作用后同一时刻的速度。
解题步骤:选对象,划过程,受力分析.所选对象和过程符合什么规律?用何种形式列方程(先要规定正方向)求解并讨论结果。
动量定理说的是物体动量的变化量跟总冲量的矢量相等关系;
动量守恒定律说的是存在内部相互作用的物体系统在作用前后或作用过程中各物体动量的矢量和保持不变的关系。
◆7.碰撞模型和◆8子弹打击木块模型专题:
碰撞特点①动量守恒 ②碰后的动能不可能比碰前大 ③对追及碰撞,碰后后面物体的速度不可能大于前面物体的速度。 ◆弹性碰撞: 弹性碰撞应同时满足: ?mv?mv?mv??mv?(1)'2m1Ek?2m2EK?2m1EK?221122?1122 2?12'2'2111??22p1p2p1p2?m1v1?m2v2?m1v1?m2v2(2)???222?22m12m22m12m21212m2EK2' (m1?m2)v1?2m2v2??v??1m1?m2? ??v??(m2?m1)v2?2m1v12?m1?m2?'当m'?0时22vv1'v?(m1?m2)v1m1?m22?2m1 v1m1?m2 (这个结论最好背下来,以后经常要用到。) 讨论:①一动一静且二球质量相等时的弹性正碰:速度交换 ②大碰小一起向前;质量相等,速度交换;小碰大,向后返。 ③原来以动量(P)运动的物体,若其获得等大反向的动量时,是导致物体静止或反向运动的临界条件。 2◆“一动一静”弹性碰撞规律:即m2v2=0 ;m2v2=0 代入(1)、(2)式 12 解得:v1'=m1?m2m1?m2v1(主动球速度下限) v2'=2m1m1?m2v1(被碰球速度上限) 讨论(1): 当m1>m2时,v1'>0,v2'>0 v1′与v1方向一致;当m1>>m2时,v1'≈v1,v2'≈2v1 (高射炮打蚊子) 当m1=m2时,v1'=0,v2'=v1 即m1与m2交换速度 当m1 广东省梅州兴宁市罗岗中学09届高考物理复习讲义 刘远辉编写 12m1v1?0?12212(m1?m2)v12'2?E损 m1m2v12E损?m1v?21(m1?m2)v'2?2(m1?m2)?m21(m1?m2)2m1v1?2m2m1?m2Ek1 讨论: ①E损 可用于克服相对运动时的摩擦力做功转化为内能 E损=fd相=?mg·d相=12mv一2012(m?M)v'2=mMv202(m?M)? d相=mMv202(m?M)f=mMv202?g(m?M) ②也可转化为弹性势能; ③转化为电势能、电能发热等等;(通过电场力或安培力做功) 由上可讨论主动球、被碰球的速度取值范围 (m1-m2)v1m1?m2?v主?m1v0m1?m2 m1v0m1?m2?v被?2m1v1m1?m2 “碰撞过程”中四个有用推论 推论一:弹性碰撞前、后,双方的相对速度大小相等,即: u2-u1=υ1-υ推论二:当质量相等的两物体发生弹性正碰时,速度互换。 2 推论三:完全非弹性碰撞碰后的速度相等 推论四:碰撞过程受(动量守恒)(能量不会增加)和(运动的合理性)三个条件的制约。 碰撞模型 L vM v0 A 其它的碰撞模型: s v B 1 A v0 A v0 B 证明:完全非弹性碰撞过程中机械能损失最大。 证明:碰撞过程中机械能损失表为:△E= 1m212m1υ 211+ 2m2υ 2 2 ― 12m1u12― 12m2u22 由动量守恒的表达式中得: u2=(m1υ1+m2υ2-m1u1) 代入上式可将机械能的损失△E表为u1的函数为: △E=-m1(m1?m2)u12-m1(m1?12m2?m2?2)m2u1+[(1m1υ 21 2 + 12m2υ 2 2 )- 12m2( m1υ1+m2υ2)2] 兴宁市罗岗中学08届高考物理复习资料 第 ( 18 ) 页 共50页 广东省梅州兴宁市罗岗中学09届高考物理复习讲义 刘远辉编写 这是一个二次项系数小于零的二次三项式,显然:当 u1=u2= 即当碰撞是完全非弹性碰撞时,系统机械能的损失达到最大值 △ Em= 12m??m?1122m?m12时, m1υ 1 2 +1m2υ 22 2- 12(m1?m2)(m1?1?m2?2m1?m2)2 历年高考中涉及动量守量模型的计算题都有:(对照图表) 一质量为M的长木板静止在光滑水平桌面上.一质量为m的小滑块以水平速度v0从长木板的一端开始在木板上滑动,直到离开木板.滑块刚离开木板时速度为V0/3,若把此木板固定在水平面上,其它条件相同,求滑块离开木板时速度? 1996年全国广东(24题) 试在下述简化情况下由牛顿定律导出动量守恒定律的表达式:系统是两个质点,相互作用力是恒力,不受其他力,沿直线运动要求说明推导过程中每步的根据,以及式中各符号和最后结果中各项的意义。 1999年全国广东(20题12分) 2000年全国广东(22压轴题) 2001年广东河南(17题12分) 速率v(相对于静止水面)向前跃入水中, 两个质量皆为m的小孩a和b,分别静止站在船头和船尾. 现小孩a沿水平方向以 A mO x3x 1995年全国广东(30题压轴题) 1997年全国广东(25题轴题12分) 质量为M的小船以速度V0行驶,船上有1998年全国广东(25题轴题12分) M 2 1 N v 2002年广东(19题) 2003年广东(19、20题) 2004年广东(15、17题) B l lO L B OH A L2P C 2005年广东(18题) 2006年广东(16、18题) 2007年广东(17题) PvA LE PEE L 0 T 23456t B O 兴宁市罗岗中学 第 ( 19 ) 页 共50页 (08届高考物理复习资料 ( 广东省梅州兴宁市罗岗中学09届高考物理复习讲义 刘远辉编写 PA R PN B R C D 2008年广东( 19题、第20题 ) 子弹打木块模型:物理学中最为典型的碰撞模型 (一定要掌握) 子弹击穿木块时,两者速度不相等;子弹未击穿木块时,两者速度相等.这两种情况的临界情况是:当子弹从木块一端到达另一端,相对木块运动的位移等于木块长度时,两者速度相等. 例题:设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块,并留在木块中不再射出,子弹钻入木块深度为d。求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离。 解析:子弹和木块最后共同运动,相当于完全非弹性碰撞。 从动量的角度看,子弹射入木块过程中系统动量守恒: mv0??M?m?v 从能量的角度看,该过程系统损失的动能全部转化为系统的内能。设平均阻力大小为f,设子弹、木块的位移大小分别为s1、s2,如图所示,显然有s1-s2=d 对子弹用动能定理:f?s1?1mv02?1mv2 ?????????????① 22对木块用动能定理:f?s2?①、②相减得:f?d?12212Mv????????????????② 122mv0??M?m?v2?Mm2?M?m?2v0 ??????③ ③式意义:f?d恰好等于系统动能的损失;根据能量守恒定律,系统动能的损失应该等于系统内能的增加;可见f?d?Q,即两物体由于相对运动而摩擦产生的热(机械能转化为内能),等于摩擦力大小与两物体相对滑动的路程的乘积(由于摩擦力是耗散力,摩擦生热跟路径有关,所以这里应该用路程,而不是用位移)。 由上式不难求得平均阻力的大小:f?Mmv202?M?m?d s2?mM?md至于木块前进的距离s2,可以由以上②、③相比得出: 从牛顿运动定律和运动学公式出发,也可以得出同样的结论。试试推理。 由于子弹和木块都在恒力作用下做匀变速运动,位移与平均速度成正比: s2?ds2??v0?v?/2v/2?v0?vv,?ds2?v0v?M?mm,s2?mM?md 一般情况下M??m,所以s2<
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