2018届高考物理二轮复习板块一专题突破复习专题二能量与动量第三讲碰撞与动量守恒学案

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1、第三讲　碰撞与动量守恒[知识建构][高考调研]1.2018年高考中该部分内容的考查难度将加大(1)利用图象或公式直接考查动量定理或者动量守恒定律．(2)考查动量定理的应用，特别是动量定理在流体力学中的应用．此外，动量定理还可以与电场、磁场、电磁感应等知识综合命题，选择题和计算题的命题形式皆有可能出现．(3)考查动量守恒定律及其应用．试题常常涉及多个物体、多个过程，以碰撞模型为纽带，几个运动阶段既相互独立，又相互联系，物体碰前、碰后的速度是联系各运动阶段的桥梁．此类题目中动量常与能量、牛顿运动定律等知识相互结合．2.常用的思想方法：①动量定理结合微积分的思想方法．②弹性碰撞中的二级结论

2、法.[答案]　(1)物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化．(2)一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变．(3)动量守恒定律成立的条件①系统不受外力或系统所受外力的矢量和为零，则系统动量守恒．②系统所受合外力虽然不为零，但系统的内力远大于外力时，如碰撞、爆炸等现象中，系统的动量可看成近似守恒．③系统所受的合外力虽不为零，如果在某一个方向上合外力为零，那么在该方向上系统的动量守恒．(4)碰撞的分类考向一　动量定理[归纳提炼]1．用动量定理的解题的基本思路2．应用动量定理解题技巧(1)动量定理没有适用条件，在计算与时间有关的问题时都可以适用．(2)动量定理研究对象

3、选择可以是单一物体，也可以是质点系，在研究质点系问题时，受力分析是只考虑质点系的外力．(3)在应用动量定理时需要规定正方向．　(2016·全国卷Ⅰ)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：(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量；(2)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度．[思路点拨]　(1)玩具在空中悬停说明F＝mg.(

4、2)求水对玩具的作用力，可考虑动量定理解题．[解析]　(1)设Δt时间内，从喷口喷出的水的体积为ΔV，质量为Δm，则Δm＝ρΔV①ΔV＝v0SΔt②由①②式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量＝ρv0S③(2)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(Δm)v2＋(Δm)gh＝(Δm)v④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＝－[答案]

5、　(1)ρv0S　(2)－用动量定理解决连续的流体问题在日常的生活和生产中，常涉及流体的连续相互作用问题，用常规的方法很难解决，若构建柱体微元模型，然后用动量定理分析求解，则可使问题迎刃而解．对于流体或类似流体(如粒子流)问题，解答的原则一般是选择一段时间内作用在某物体上的流体为研究对象，然后确定出流体柱的体积、质量、状态变化及受力情况，再确定与其对物体的作用规律．[熟练强化]迁移一　动量定理与生产生活相结合1．(2015·重庆卷)高空作业须系安全带，如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)．此后经历时间t安全带达

6、到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.＋mgB.－mgC.＋mgD.－mg[解析]　下降h阶段v2＝2gh，得v＝，对此后至安全带最大伸长过程应用动量定理，设竖直向下为正，－(F－mg)t＝0－mv，得F＝＋mg，A正确．选A.[答案]　A迁移二　动量定理解决连续流体问题2．(多选)(2017·河北名校联盟)如图所示，用高压水枪喷出的强力水柱冲击右侧的煤层．设水柱直径为D，水流速度为v，方向水平，水柱垂直煤层表面，水柱冲击煤层后水的速度为零．高压水枪的质量为M，手持高压水枪操作，进入水枪的

7、水流速度可忽略不计，已知水的密度为ρ.下列说法正确的是(　　)A．高压水枪单位时间喷出的水的质量为ρvπD2B．高压水枪的功率为ρπD2v3C．水柱对煤层的平均冲力为ρπD2v2D．手对高压水枪的作用力水平向右[解析]　设Δt时间内，从水枪喷出的水的体积为ΔV，质量为Δm，则Δm＝ρΔV，ΔV＝SvΔt＝πD2vΔt，单位时间喷出水的质量为＝ρvπD2，选项A错误．Δt时间内水枪喷出的水的动能Ek＝Δmv2＝ρπD2v3Δt，由动能定理知高压水枪在此期间对