高考(2017年)物理总复习爆炸、碰撞及反冲现象(课件)

1、爆炸、碰撞及反冲现象爆炸、碰撞及反冲现象要点要点疑点疑点考点考点课课 前前 热热 身身能力能力思维思维方法方法延伸延伸拓展拓展要点要点疑点疑点考点考点一、爆炸与碰撞一、爆炸与碰撞 1.1.共同特点：相互作用力是变力，作用时间极短、共同特点：相互作用力是变力，作用时间极短、作用力很大，如果有外力、内力远大于外力作用力很大，如果有外力、内力远大于外力. .均可以应均可以应用动量守恒定律用动量守恒定律 2.2.在爆炸过程中，因有其他形式能转化为动能，所在爆炸过程中，因有其他形式能转化为动能，所以系统的动能会增加；在碰撞过程，如果没有动能损以系统的动能会增加；在碰撞过程，如果没有动能损失，碰撞前与碰撞

2、后总动能相等；如果有部分动能转失，碰撞前与碰撞后总动能相等；如果有部分动能转化为内能，系统的总动能减小，系统的总动能是不可化为内能，系统的总动能减小，系统的总动能是不可能增加的能增加的. .要点要点疑点疑点考点考点 3. 3.由于碰撞（或爆炸）作用时间极短，因此作用过程中由于碰撞（或爆炸）作用时间极短，因此作用过程中物体的位移很小，一般可忽略不计，可以认为，碰撞（或物体的位移很小，一般可忽略不计，可以认为，碰撞（或爆炸）后还从碰撞（或爆炸）前瞬间的位置以新的动量开爆炸）后还从碰撞（或爆炸）前瞬间的位置以新的动量开始运动始运动. .要点要点疑点疑点考点考点二、反冲运动二、反冲运动 1.1.反冲运

3、动过程中，系统在某一方向不受外力或外力反冲运动过程中，系统在某一方向不受外力或外力的作用远小于物体间的相互作用力，可应用动量守恒定的作用远小于物体间的相互作用力，可应用动量守恒定律律. . 2. 2.研究反冲运动的目的是找反冲速度的规律，求反冲研究反冲运动的目的是找反冲速度的规律，求反冲速度的关键是确定相互作用的物体系统和其中各物体对速度的关键是确定相互作用的物体系统和其中各物体对地的运动状态地的运动状态. .课课 前前 热热 身身1.A1.A物体的质量是物体的质量是m m，B B物体质量是物体质量是2m2m，它们在光滑的水，它们在光滑的水平面上以相同的动量运动，发生正碰后，平面上以相同的动量

4、运动，发生正碰后，A A的运动方向的运动方向不变，速率减为原来的一半，碰撞后的物体的速率之比不变，速率减为原来的一半，碰撞后的物体的速率之比为（为（D D） A.12A.12 B.13 B.13 C.21 C.21 D.23 D.23课课 前前 热热 身身2.2.质量为质量为1kg1kg的小球以的小球以4m4ms-1s-1的速度与质量为的速度与质量为2kg2kg的静的静止的小球正碰，关于止的小球正碰，关于1kg1kg的球和的球和2kg2kg的球碰撞后的速的球碰撞后的速度，下面有可能的是（度，下面有可能的是（C C） A.4/3mA.4/3ms s-1-1，4/3m4/3ms s-1-1 B.-

5、1m B.-1ms s-1-1，2.5m2.5ms s-1-1 C.1m C.1ms s-1-1，3m3ms s-1-1 D.-4m D.-4ms s-1-1，4m4ms s-1-1课课 前前 热热 身身3.3.在光滑水平面上动能为在光滑水平面上动能为E E0 0，动量大小为，动量大小为p p0 0的小钢球的小钢球1 1与静止小钢球与静止小钢球2 2发生碰撞，碰撞前后球发生碰撞，碰撞前后球1 1的运动方向相反，的运动方向相反，将碰后球将碰后球1 1的动能和动量大小分别记为的动能和动量大小分别记为E E1 1、p p1 1，球，球2 2的动的动能和动量的大小分别记为能和动量的大小分别记为E E2

6、 2、p p2 2，则必有（，则必有（D D） A.EA.E1 1E E0 0 B.p B.p1 1p p0 0 C.E C.E2 2E E0 0 D.p D.p2 2p p0 0课课 前前 热热 身身4.4.一质量为一质量为m m的炮弹沿水平方向飞行，其动能为的炮弹沿水平方向飞行，其动能为E Ek k，突然在，突然在空中爆炸成质量相同的两块，其一块向后，动能为空中爆炸成质量相同的两块，其一块向后，动能为E Ek k/2/2，另一块向前，则向前的这一块的动能为（另一块向前，则向前的这一块的动能为（C C） A.1/2EA.1/2Ek k B.9/2E B.9/2Ek k C.9/4E C.9/

7、4Ek k D. E D. Ek k2249能力能力思维思维方法方法【例例1 1】（19991999年广东高考题）一导弹离地面高度为年广东高考题）一导弹离地面高度为h h水水平飞行平飞行. .某一时刻，导弹的速度为某一时刻，导弹的速度为v v，突然爆炸成质量相，突然爆炸成质量相同的同的A A、B B两块，两块，A A、B B同时落到地面，两落地同时落到地面，两落地点相距点相距 ，两落地点与爆炸前导弹速度在同一，两落地点与爆炸前导弹速度在同一竖直平面内竖直平面内. .不计空气阻力，已知爆炸后瞬间不计空气阻力，已知爆炸后瞬间A A的动能为的动能为E EkAkA大于大于B B的动能的动能E EkBk

8、B，则，则E EkAkAEEkBkB= =9191. .ghv24能力能力思维思维方法方法【解析解析】导弹的爆炸过程就是导弹的爆炸过程就是A A、B B两部分的相互作两部分的相互作用过程，在这个作用过程中，除相互作用力外，水用过程，在这个作用过程中，除相互作用力外，水平面上无其他外力作用，所以平面上无其他外力作用，所以A A、B B两块组成的系统两块组成的系统在水平方向动量守恒，即在水平方向动量守恒，即 mv=1/2mvmv=1/2mvA A+1/2mv+1/2mvB B. .能力能力思维思维方法方法 又由于又由于A A、B B同时落到地面，即发生水平位移用的时间相同时落到地面，即发生水平位移

9、用的时间相同，得同，得 v vA At+vt+vB Bt=t= 结合爆炸后瞬间结合爆炸后瞬间E EkAkAK KkBkB知知v vA A的大小大于的大小大于v vB B的大小的大小. .联立上式得联立上式得 v vA A/v/vB B=3=3， 即即E EkAkA/E/EkBkB=9.=9.ghv24能力能力思维思维方法方法【解题回顾解题回顾】（1 1）炸裂过程中竖直方向上还有重力作用，）炸裂过程中竖直方向上还有重力作用，系统所受合外力不等于系统所受合外力不等于0 0，但是水平方向除相互作用外没有，但是水平方向除相互作用外没有其他任何外力，可从沿水平方向使用动量守恒定律，这就是其他任何外力，可

10、从沿水平方向使用动量守恒定律，这就是动量守恒定律的灵活运用动量守恒定律的灵活运用. .（2 2）两物体相互分离后做平抛运动，是动量与其他力学知）两物体相互分离后做平抛运动，是动量与其他力学知识相结合的常见形式，平抛运动知识掌握不好，对这道题也识相结合的常见形式，平抛运动知识掌握不好，对这道题也不能做出完整、正确的解答不能做出完整、正确的解答. .能力能力思维思维方法方法【例例2 2】气功碎石表演中，质量气功碎石表演中，质量M=200kgM=200kg的石板压在的石板压在演员身上，另一个演员举起质量演员身上，另一个演员举起质量m=5kgm=5kg的铁锤，使的铁锤，使劲地向石板砸去的瞬间，石板被砸

11、碎了，而演员安劲地向石板砸去的瞬间，石板被砸碎了，而演员安然无恙，试通过分析和必要的理论计算来说明其中然无恙，试通过分析和必要的理论计算来说明其中的奥妙的奥妙. .能力能力思维思维方法方法【解析解析】设锤砸到石板前的速度为设锤砸到石板前的速度为v v0 0，石板获得的瞬，石板获得的瞬时速度为时速度为v v，以锤和石板为研究系统，则，以锤和石板为研究系统，则mvmv0 0=Mv(m =Mv(m M,M,砸上后认为共同运动时砸上后认为共同运动时m m略去略去) ) v=m/Mv v=m/Mv0 0，所以石板获得的能量所以石板获得的能量E E石石=(1/2)Mv=(1/2)Mv2 2=(m/M)=(

12、m/M)(1/2)mv(1/2)mv2 20 0，当，当M M m m时，石板的时，石板的动能极小动能极小. . E E石石=(1/40)E=(1/40)E锤锤. .能力能力思维思维方法方法【例例3 3】如图如图5-4-15-4-1所示，甲车质量所示，甲车质量m m1 1=20kg=20kg，车上有质量，车上有质量M=50kgM=50kg的人，甲车（连同车上的人）从足够长的斜坡上高的人，甲车（连同车上的人）从足够长的斜坡上高h=0.45mh=0.45m处由静止滑下，到水平面上后继续向前滑动，此时处由静止滑下，到水平面上后继续向前滑动，此时质量质量m m2 2=50kg=50kg的乙车正以的乙车

13、正以v v0 0=1.8m/s=1.8m/s的速度迎面滑来，为了的速度迎面滑来，为了避免两车相撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳到乙避免两车相撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳到乙车上，求人跳出甲车的水平速度（相对地面）应在什么范车上，求人跳出甲车的水平速度（相对地面）应在什么范围内？不计地面和斜坡的摩擦围内？不计地面和斜坡的摩擦. .（g=10m/sg=10m/s2 2）能力能力思维思维方法方法【解析解析】甲车（包括人）滑下斜坡后速度：甲车（包括人）滑下斜坡后速度： v= =3m/s.v= =3m/s.在人跳离甲车和人跳上乙车过程中各自动量守恒，设人跳离在人跳离甲车和人跳上乙车过程中各自

14、动量守恒，设人跳离甲车和跳上乙车后，两车的速度分别为甲车和跳上乙车后，两车的速度分别为vv甲和甲和vv乙，则：乙，则：（M+mM+m1 1）v v甲甲=Mv+m=Mv+m1 1vv甲甲 Mv-m Mv-m2 2v v0 0=(M+m=(M+m2 2)v)v乙乙恰不发生相撞的条件为：恰不发生相撞的条件为：vv甲甲= =vv乙乙gh2能力能力思维思维方法方法从得：从得：vv甲甲=（M+mM+m1 1）v v甲甲-Mv/m-Mv/m1 1，从得：从得：vv乙乙=Mv-m=Mv-m2 2v v0 0/(M+m/(M+m2 2).).当当vv甲甲=v=v乙乙时，时，(Mv-m(Mv-m2 2v v0 0

15、)/(M+m)/(M+m2 2)=-(M+m)=-(M+m1 1)v)v甲甲-m-m乙乙/m/m1 1时，时， 得得v=3.8m/sv=3.8m/s；当当vv甲甲=-v=-v乙乙时，有时，有(m+m(m+m2 2)v)v甲甲-Mv/m-Mv/m1 1=(m=(m2 2V V0 0-mv)/(M+m-mv)/(M+m2 2) )， 得得v=4.8m/s.v=4.8m/s.所以人跳离甲车的速度（对地）应满足所以人跳离甲车的速度（对地）应满足3.8m/sv4.8m/s.3.8m/sv4.8m/s.能力能力思维思维方法方法【例例4 4】水平地面上有一长为水平地面上有一长为l l1 1=13cm=13c

16、m的铝的铝板，铝板的板，铝板的A A、B B两端各有一小墙，两墙间两端各有一小墙，两墙间的距离的距离l l2 2=12cm=12cm，铝板的质量，铝板的质量m=200gm=200g，在，在铝板上放一质量与铝板相同的铁球，其直铝板上放一质量与铝板相同的铁球，其直径径d=2cmd=2cm，设铁球与铝板之间是光滑的，设铁球与铝板之间是光滑的，而铝板与地面间的动摩擦因数而铝板与地面间的动摩擦因数 =0.=0.2 2，开，开始时铁球紧贴始时铁球紧贴B B端小墙，铁球与铝板都是端小墙，铁球与铝板都是静止的，如图静止的，如图5-4-25-4-2所示，所示，能力能力思维思维方法方法现突然给铝板一个水平冲量，大

17、小为现突然给铝板一个水平冲量，大小为I=1.5NI=1.5Ns s，方向，方向沿着沿着A A端到端到B B端的方向，设铁球与小墙碰撞过程中没有动端的方向，设铁球与小墙碰撞过程中没有动能损失，且碰撞时间很短，求从铝板开始运动到铁球与能损失，且碰撞时间很短，求从铝板开始运动到铁球与铝板均又恢复静止的过程中，铁球与铝板两端的小墙一铝板均又恢复静止的过程中，铁球与铝板两端的小墙一共碰撞了多少次？共碰撞了多少次？能力能力思维思维方法方法【解析解析】当铝板获得速度向右运动时，由于铁球与铝板间当铝板获得速度向右运动时，由于铁球与铝板间无摩擦，铁球保持静止状态，而铝板由于受地面的摩擦力无摩擦，铁球保持静止状态

18、，而铝板由于受地面的摩擦力作用，将做匀减速运动作用，将做匀减速运动. .当铝板的当铝板的A A端与铁球相碰时，由于端与铁球相碰时，由于时间极短，它们之间的相互作用力远大于铝板与地面间的时间极短，它们之间的相互作用力远大于铝板与地面间的滑动摩擦力，故可认为系统动量守恒，又由于此过程中无滑动摩擦力，故可认为系统动量守恒，又由于此过程中无动能损失，所以，碰后铁球和铝板互换速度动能损失，所以，碰后铁球和铝板互换速度. .即铝板静止、即铝板静止、铁球向铁球向B B端运动端运动. .铁球运动过程中，由于水平方向不受外力铁球运动过程中，由于水平方向不受外力作用，速度恒定，到作用，速度恒定，到B B端时与端时

19、与B B板相碰，同理，碰后铁球又板相碰，同理，碰后铁球又静止，铝板又开始运动，重复上述过程静止，铝板又开始运动，重复上述过程. .当某次铁球与当某次铁球与B B碰碰后静止，而铝板运动过程中，后静止，而铝板运动过程中，A A板与铁球碰前速度为板与铁球碰前速度为0 0时，时，整个过程结束整个过程结束. .能力能力思维思维方法方法 根据以上分析，系统动能仅在铝板运动过程中损失根据以上分析，系统动能仅在铝板运动过程中损失. .铝铝板运动过程中，所受滑动摩擦力板运动过程中，所受滑动摩擦力f=f= 2 2mgmg恒定，不难求出恒定，不难求出铝板运动的总位移铝板运动的总位移s.s.而铝板每运动而铝板每运动l

20、=ll=l2 2-d-d距离，铁球即与距离，铁球即与铝板前后挡板各碰一次，考虑到铝板是先运动，后碰撞，铝板前后挡板各碰一次，考虑到铝板是先运动，后碰撞，故碰撞次数为故碰撞次数为: :)(2ls能力能力思维思维方法方法 设最初铝板获得的速度为设最初铝板获得的速度为v v，整个过程中铝板位移为，整个过程中铝板位移为s s，根据动量定理及能量守恒有：根据动量定理及能量守恒有： I=mv-0I=mv-0 f fs=1/2mvs=1/2mv2 2 其中其中f=f= 2 2mgmg 联立、解得联立、解得s=s=I2/(4 m m2g)=1.5.52 2/(4/(40.20.20.20.22 210)=7.

21、03m10)=7.03m 即即s=7.03ms=7.03m，而，而l=ll=l2 2-d=12-2=10cm-d=12-2=10cm，故所求碰撞次数，故所求碰撞次数N N为为N=2N=2 (s/l)=2 (s/l)=2 (703/10)=140 (703/10)=140次次. .能力能力思维思维方法方法【解题回顾解题回顾】这是一道过程很复杂的题目这是一道过程很复杂的题目. .大家要分析大家要分析其受力特点，建立正确的物理图景，并且对动量守恒其受力特点，建立正确的物理图景，并且对动量守恒定律应用及能量守恒也有较高的要求定律应用及能量守恒也有较高的要求. .关于在弹性碰撞关于在弹性碰撞下，两质量相

22、等的小球碰前后速度互换下，两质量相等的小球碰前后速度互换. .可用动量守恒可用动量守恒与动能守恒两式联立解得与动能守恒两式联立解得. .延伸延伸拓展拓展【例例1 1】一段凹槽一段凹槽A A倒扣在水平长木板倒扣在水平长木板C C上，槽内有一小上，槽内有一小物块物块B B，它到槽两内侧的距离均为，它到槽两内侧的距离均为l/2l/2，如图，如图5-4-35-4-3所示所示. .木板位于光滑水平的桌面上，槽与木板间的摩擦不计，木板位于光滑水平的桌面上，槽与木板间的摩擦不计，小物块与木板间的动摩擦因数为小物块与木板间的动摩擦因数为 , ,A A、B B、C C三者质量相三者质量相等，原来都静止等，原来都

23、静止. .现使槽现使槽A A以大小为以大小为v v0 0的初速向右运动，的初速向右运动，已知已知v v0 0 .当当A A和和B B发生碰撞时，两者速度互换发生碰撞时，两者速度互换. .求：求：gl2延伸延伸拓展拓展（1 1）从）从A A、B B发生第一次碰撞到第二次碰撞时间内，木发生第一次碰撞到第二次碰撞时间内，木板板C C运动的路程；运动的路程；（2 2）在）在A A、B B刚要发生第四次碰撞时，刚要发生第四次碰撞时，A A、B B、C C三者速度三者速度的大小的大小. .延伸延伸拓展拓展【解析解析】（1 1）A A与与B B刚发生第一次碰撞后，刚发生第一次碰撞后，A A停下不动，停下不动

24、，B B以以初速初速v v0 0向右运动，由于摩擦，向右运动，由于摩擦，B B向右做匀减速向右做匀减速 运动，而运动，而C C向向右做匀加速运动，两者速率逐渐接近右做匀加速运动，两者速率逐渐接近. .设设B B、C C达到相同速度达到相同速度v v1 1时，时，B B移动的路程为移动的路程为s s1 1，设，设A A、B B、C C质量为质量为m m，由动量守恒定，由动量守恒定律，得：律，得： mvmv0 0=2mv=2mv1 1由动能定理由动能定理, ,得得 m mgsgs1 1=(1/2)mv=(1/2)mv2 20 0-1/2mv-1/2mv2 21 1 由得由得v v1 1=1/2v=1/2v0 0， 代入得代入得s s1 1=3v=3v2 20 0/(8/(8 g)g).延伸延伸拓展拓展根据条件根据条件v v0 0 得得s s1 13/4l.3/4l. 可见，在可见，在B B、C C达到相同速度达到相同速度v v1 1时，时，B B尚未与尚未与A A发生第二次发生第二次碰撞，碰撞，B B与与C C将以将以v v1 1向右匀速运动一段距离（向右匀速运动一段距离（l-sl-s1 1）后才与）后才与A A发生第二次碰撞，设发生第二次碰撞，设C C的速度从的速度从0 0变到变到v v1 1的过程中，的过程中，C C的路的路程为程为s