2011年高考专题复习：碰撞与类碰撞

专题09 “碰撞类、爆炸”模型问题一．选择题1.(多选)(2021·湖北部分重点中学联考)如图所示，光滑水平面上有大小相同的A 、B 两球在同一直线上运动．两球的质量分别为m A ＝1 kg 、m B ＝2 kg ，规定向右为正方向，碰撞前A 、B 两球的动量均为6 kg·m/s ，运动中两球发生碰撞，碰撞前后A 球动量的变化量为－4 kg·m/s ，则( )A ．左方是A 球B ．B 球动量的变化量为4 kg·m/sC ．碰撞后A 、B 两球的速度大小之比为5∶2D ．两球发生的碰撞是弹性碰撞 【答案】 ABD【解析】 初状态两球的动量均为正，故两球均向右运动，v A ＝p A m A ＝6 m/s ，v B ＝p B m B ＝3 m/s ，故左方是A 球，A 正确；由动量守恒定律知，ΔpB ＝－Δp A ＝4 kg·m/s ，B 正确；碰撞后A 的动量为p A ′＝Δp A ＋p A ＝2 kg·m/s ，则v A ′＝p A ′m A＝2 m/s ，碰撞后B 的动量为p B ′＝Δp B ＋p B ＝ 10 kg·m/s ，则v B ′＝p B ′m B＝5 m/s ，故v A ′∶v B ′＝2∶5，C 错误； 碰撞前系统的机械能为12m A v A 2＋12m B v B 2＝27 J ，碰撞后系统的机械能为12m A v A ′2＋12m B v B ′2＝27 J ，故两球发生的碰撞是弹性碰撞，D 正确．2.(2021·山东等级考模拟卷)秦山核电站是我国第一座核电站，其三期工程采用重水反应堆技术，利用中子(10n)与静止氘核(21H)的多次碰撞，使中子减速．已知中子某次碰撞前的动能为E ，碰撞可视为弹性正碰．经过该次碰撞后，中子损失的动能为( )A.19EB.89EC.13ED.23E 【答案】 B【解析】 质量数为1的中子与质量数为2的氘核发生弹性正碰，满足能量守恒和动量守恒，设中子的初速度为v 0，碰撞后中子和氘核的速度分别为v 1和v 2，以v 0的方向为正方向，可列式：12×1×v 02＝12×1×v 12＋12×2×v 22，1×v 0＝1×v 1＋2×v 2，解得v 1＝－13v 0，即中子的动能减小为原来的19，则中子的动能损失量为89E ，故B 正确．3.(2021·北京市房山区上学期期末)如图甲所示，光滑水平面上有A 、B 两物块，已知A 物块的质量m A ＝2 kg ，以一定的初速度向右运动，与静止的物块B 发生碰撞并一起运动，碰撞前后的位移—时间图象如图乙所示(规定向右为正方向)，则碰撞后的速度及物体B 的质量分别为( )A.2 m/s ，5 kgB.2 m/s ，3 kgC.3.5 m/s ，2.86 kgD.3.5 m/s ，0.86 kg【答案】 B【解析】 由图象可知，碰前A 的速度为v 1＝204 m/s ＝5 m/s ，碰后A 、B 的共同速度为v 2＝28－208－4 m/s ＝2m/s ，A 、B 碰撞过程中动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得m A v 1＝(m A ＋m B )v 2，解得m B ＝3 kg ，故选项B 正确。

2024版高三物理培优——模型与方法专题10碰撞与类碰撞模型目录【模型一】弹性碰撞模型....................................................................................................................................1【模型二】非弹性碰撞、完全非弹性碰撞模型..............................................................................................15【模型三】碰撞模型三原则..............................................................................................................................23【模型四】小球—曲面模型............................................................................................................................27【模型五】小球—弹簧模型............................................................................................................................37【模型六】子弹打木块模型............................................................................................................................48【模型七】滑块木板模型.. (57)m +m =m +m 联立（）、（）解得：v 1ˊ=，=.特殊情况：若m 1=m 2，v 1ˊ=v 2，v 2ˊ=v 12．“动静相碰型”弹性碰撞的结论两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒。

高考综合复习——直线运动专题复习二直线运动规律的应用第一部分图象追及和相遇问题知识要点梳理知识点一——直线运动的图象▲知识梳理一、直线运动的x-t图象1．图象的意义图象表示运动的位移随时间的变化规律。

匀速直线运动的图象，是一条倾斜直线。

速度的大小在数值上等于图象的斜率的绝对值，即，如图所示：2．图象的理解（1）图象不是物体实际运动的轨迹。

（2）从图象上判断物体的运动性质。

①图线平行于时间轴，表示物体静止；②图线是倾斜直线，表示物体做匀速直线运动；③图线是曲线，表示物体做变速直些运动。

（3）图象的斜率表示物体的速度，匀速直线运动斜率不变。

（4）图象的交点：如果两物体在同一直线上运动，其图象的交点表示两物体相遇。

二、直线运动的v-t图象1．匀速直线运动的图象（1）匀速直线运动的图象是与横轴平行的直线。

（2）由图象不仅可以求出速度的大小，而且可以求出位移大小（即图中画有斜线部分的面积）。

2．匀变速直线运动的图象（1）匀变速直线运动的图象是一条倾斜直线，如图所示。

（2）直线斜率的大小等于加速度的大小，即。

斜率越大，则加速度也越大，反之，则越小。

（3）当> 0时，若直线的斜率大于零，则加速度大于零，表示加速运动；若直线的斜率小于零，则加速度小于零，表示减速运动。

▲疑难导析一、对匀变速直线运动图象的理解1．图象能准确、全面地反映速度v随时间t的变化及其规律，图象符合客观要求。

2．图线是直线，表示物体做匀变速直线运动（一条倾斜的直线）或匀速直线运动（一条平行于t轴的直线）；图线是曲线，则表示物体做非匀变速直线运动。

3．图线过坐标原点表示物体做初速度为零的匀变速直线运动，图线不过坐标原点，有两种情况：（1）图线在纵轴（v轴）上的截距，表示运动物体的初速度；（2）图线在横轴（t轴）上的截距表示物体在开始计时后过一段时间才开始运动。

4．两图线相交（如图所示），说明两物体在交点时刻的瞬时速度相等，其交点的横坐标表示两物体达到速度相等的时刻；纵坐标表示两物体达到速度相等时的速度。

碰撞与类碰撞高中《动量》局部内容是历年高考的热点内容，碰撞问题是动量局部内容的重点和难点之一，在课本中，从能量角度把碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞，而学生往往能够掌握这种问题的解决方法，但只要题型稍加变化，学生就感到束手无策。

在此，作者从另外一个角度来研究碰撞问题，期望把动量中的碰撞问题和类似于碰撞问题归纳和总结一下，供读者参考。

从两物体相互作用力的效果可以把碰撞问题分为： 一般意义上的碰撞：相互作用力为斥力的碰撞相互作用力为引力的碰撞〔例如绳模型〕类碰撞：相互作用力既有斥力又有引力的碰撞〔例如弹簧模型〕一、一般意义上的碰撞如下列图，光滑水平面上两个质量分别为m 1、m 2小球相碰。

这种碰撞可分为正碰和斜碰两种，在高中阶段只研究正碰。

正碰又可分为以下几种类型：1、完全弹性碰撞：碰撞时产生弹性形变，碰撞后形变完全消失，碰撞过程系统的动量和机械能均守恒2、完全非弹性碰撞：碰撞后物体粘结成一体或相对静止，即相互碰撞时产生的形变一点没有恢复，碰撞后相互作用的物体具有共同速度，系统动量守恒，但系统的机械能不守恒，此时损失的最多。

3、一般的碰撞：碰撞时产生的形变有局部恢复，此时系统动量守恒但机械能有局部损失。

例：在光滑水平面上A 、B 两球沿同一直线向右运动，A 追上B 发生碰撞，碰前两球动量分别为s m kg P A /12⋅=、s m kg P B /13⋅=，那么碰撞过程中两物体的动量变化可能的是〔 〕A 、s m kg P A /3⋅-=∆，s m kg PB /3⋅=∆B 、s m kg P A /4⋅=∆，s m kg P B /4⋅-=∆C 、s m kg P A /5⋅-=∆，s m kg P B /5⋅=∆D 、s m kg P A /24⋅-=∆，s m kg P B /24⋅=∆[析与解]：碰撞中应遵循的原那么有：1、 统动量守恒原那么：即0=∆+∆B A P P 。

此题ABCD 选项均符合2、物理情景可行性原那么：〔1〕、碰撞前，A 追上B 发生碰撞，所以有碰前B A v v >〔2〕、碰撞时，两球之间是斥力作用，因此前者受到的冲量向前，动量增加；后者受到的冲量向后，动量减小，既0<∆A P ，0>∆B P 。

碰撞问题（⼀）——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；此后球2与球3碰撞，再⼀次实现速度交换．所以碰后球1、球2的速度为零，球3速度为v 0．2．⽤轻弹簧相连的质量均为m =2㎏的A 、B 两物体都以v =6m/s 的速度在光滑的⽔平地⾯上运动，弹簧处于原⻓，质量M =4㎏的物体C 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。

三、碰撞模型的建构有些物理现象虽然不是小球间的碰撞，但相互作用的物体动量、能量变化规律与碰撞规律相同，可抽象为碰撞模型求解。

【例1】 如图，一滑雪道由AB 和BC 两段滑道组成，其中AB 段倾角为θ，BC 段水平，AB 段和BC段由一小段光滑圆弧连接，一个质量为2kg 的背包在滑道顶端A 处由静止滑下，若1s 后质量为48kg 的滑雪者从顶端以1.5m/s 的初速度、23m/s 的加速度匀加速追赶，恰好在坡底光滑圆弧的水平处追上背包并立即将其拎起，背包与滑道的动摩擦因数为112μ=，重力加速度取210m/s g =，7sin 25θ=，24cos 25θ=，忽略空气阻力及拎包过程中滑雪者与背包的重心变化，求：（1）滑雪者追上背包的时间；（2）滑雪者拎起背包时这一瞬间的速度。

【导思】滑雪者与背包位移相等，运用运动学公式求出追上的时间，进而求出追上时两者的速度。

*【拓展1】如图所示，物块A 和B 通过一根轻质不可伸长的细绳连接，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为m A =2 kg 、m B =1 kg 。

初始时A 静止于水平地面上，B 悬于空中。

先将B 竖直向上再举高h=1.8 m （未触及滑轮）然后由静止释放。

一段时间后细绳绷直，A 、B 以大小相等的速度一起运动，之后B 恰好可以和地面接触。

取g=10 m/s 2。

空气阻力不计。

求：（1）A 的最大速度v 的大小；（3）初始时B 离地面的高度H 。

【导思】细绳绷直时A 、B 速度大小相等，此时A 、B 的相互作用相对于粘合碰撞。

高三一轮复习 物理学案 动量守恒定律6 总第（ ）期 学生姓名 班级 学号 课题：碰撞的规律及应用（三） 组编人： 校对人：【例2】在反应堆中用石墨作减速剂使快中子减速。

碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核是静止的，碰撞前中子的动能是E0，求：经过第一次碰撞，中子损失去的动能是多少?*【拓展2】至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于10-6E0?(lg11=1．04，lg13=1．11)*【拓展3】如图所示，两质量分别为m1和m2的弹性小球叠放在一起，从高度为h处自由落下，且h 远大于两小球半径，所有的碰撞都是弹性碰撞，且都发生在竖直方向．已知m2＝3m1，求小球m1反弹后能达到的高度。

六．碰撞与动量守恒（2007）30．D 在光滑的水平面上，质量为1m 的小球A 以速率0v 向右运动。

在小球A 的前方O 点有一质量为2m 的小球B 处于静止状态，如图所示。

小球A 与小球B 发生正碰后小球A 、B均向右运动。

小球B 被在Q 点处的墙壁弹回后与小球A 在P 点相遇，PQ =1.5PO 。

假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的，求两小球质量之比1m /2m 。

（2008）33．⑵（9分）某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律．图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A 、B 两摆球均很小，质量之比为1∶2．当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触．向右上方拉动B 球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角，然后将其由静止释放．结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角成30°．若本实验允许的最大误差为±4％，此实验是否成功地验证了动量守恒定律？（2009）36.（2）两质量分别为M1和M2的劈A 和B ，高度相同，放在光滑水平面上，A 和B 的倾斜面都是光滑曲面，曲面下端与水平面相切，如图所示，一质量为m 的物块位于劈A 的倾斜面上，距水平面的高度为h 。

物块从静止滑下，然后滑上劈B 。

求物块在B 上能够达到的最大高度。

（2010）35.（2）如图所示，光滑的水平地面上有一木板，其左端放有一重物，右方有一竖直的墙。

重物质量为木板质量的2倍，重物与木板间的动摩擦因数为 。

使木板与重物以共同的速度0v 向右运动，某时刻木板与墙发生弹性碰撞，碰撞时间极短。

求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间。

设木板足够长，重物始终在木板上。

重力加速度为g 。

（2011）35.（2）如图，ABC 三个木块的质量均为m 。

置于光滑的水平面上，BC 之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触可不固连，将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把BC 紧连，是弹簧不能伸展，以至于BC 可视为一个整体，现A 以初速0v 沿BC 的连线方向朝B 运动，与B 相碰并粘合在一起，以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使C 与A ，B 分离，已知C 离开弹簧后的速度恰为0v ，求弹簧释放的势能。

碰撞__________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________1.理解常见的碰撞模型。

2.学会用动量守恒能量守恒解决相关问题。

1．碰撞（1）碰撞是指物体间的相互作用持续时间很短，而物体间相互作用力很大的现象． （2）在碰撞现象中，一般都满足内力远大于外力，可认为相互碰撞的系统动量守恒； （3）根据碰撞过程中系统总动能的变化情况，可将碰撞分为几类：①弹性碰撞：总动能没有损失或总动能损失很小，可以忽略不计，此碰撞称为弹性碰撞．可使用动量守恒定律和机械能守恒定律帮助计算. 如： 若一个运动的球1m 与一个静止的球2m 碰撞，则 根据动量守恒定律：________________________ 根据机械能守恒定律：______________________ 得到：121112m m v v m m -'=+，121122m v v m m '=+②一般碰撞：碰撞结束后，动能有部分损失.③完全非弹性碰撞：两物体碰后粘合在一起，这种碰撞损失动能最多． （4）判断碰撞过程是否存在的依据 ①动量守恒②机械能不增加（动能不增加）：k1k2k1k2E E E E ''++≥或2222121212122222p p p p m m m m ++≥ ③速度要合理：碰前两物体同向，则v v 后前＞，并且碰撞后，原来在前的物体速度一定增大，并有v v ''后前≥；两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变.（v 后为在后方的物体速度，v 前为在前方的物体速度） （5）常见模型①“速度交换”模型：质量相同的两球发生弹性正碰．若10v v =，20v =，则有1200,v v v ''==． ②“完全非弹性碰撞”模型：两球正碰后粘在一起运动．若10v v =，20v =，则有1012m v v m m =+共，动能损失最大，22k 101211()22E m v m m v ∆=-+共． ③“弹性碰撞”模型：若102,0v v v ==，则有121012m m v v m m -'=+，120122m v v m m '=+．2．反冲（1）指在系统内力作用下，系统内一部分物体向某方向发生动量变化时，系统内其余部分物体向相反的方向发生动量变化的现象． （2）在反冲现象中系统的动量是守恒的．①质量为M 的物体以对地速度v 抛出其本身的一部分，若该部分质量为m ，则剩余部分对地反冲速度为：mv v M m'=-． ②反冲运动中的已知条件常常是物体的相对速度，在应用动量守恒定律时，应将相对速度转换为绝对速度（一般为对地速度）． （3）反冲现象中往往伴随有能量的变化.3．爆炸（1）爆炸过程中，内力远远大于外力，动量守恒. （2）在爆炸过程中，有其它形式的能转化为机械能.4. 人船模型（1）移动距离问题分析①若一个原来静止的系统的一部分发生运动，则根据动量守恒定律可知，另一部分将向相反方向运动.11220m v m v -=，则2121m v v m =经过时间的积累，运动的两部分经过了一段距离，同样的，有2121m x x m =. ②当符合动量守恒定律的条件，而仅涉及位移而不涉及速度时，通常可用平均动量求解．解此类题通常要画出反映位移关系的草图．（2）人船模型中，人的位移与船的位移分别为 M l L M m =+船人人船，m l L M m =+人船人船，其中L 是人和船的相对位移.类型一：碰撞后的动量例1．A 、B 两小球在光滑水平面上沿同一直线向同一方向运动，A 球的动量为5 kg ·m/s ，B 球的动量是7 kg ·m/s ，当A 球追上B 球发生碰撞， 则碰撞后A 、B 两球动量的可能值为： （ ） A. p A ′＝6 kg ·m/s p B ′＝6 kg ·m/s B. p A ′＝3 kg ·m/s p B ′＝9kg ·m/s C ．p A ′＝－2 kg ·m/s p B ′＝14 kg ·m/s D ．p A ′＝－5 kg ·m/s p B ′＝17kg ·m解析：由于Ａ追上Ｂ发生碰撞，所以可知v A ＞v B 且碰后 v B ′＞v B v B ′≥v Ａ，即p B ′＞p B ，故可排除选项Ａ。

碰撞与类碰撞模型1.碰撞问题是历年高考试题的重点和热点，它所反映出来的物理过程、状态变化及能量关系，对学生的理解能力、逻辑思维能力及分析推理能力要求比较高。

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。

2.高考题命题加重了试题与实际的联系，命题导向由单纯的解题向解决问题转变，对于动量守恒定律这一重要规律我们也要关注其在生活实际中的应用，学会建构模型、科学推理。

3.动量和能量综合考查是高考命题的热点，在选择题和计算题中都可能出现，选择题中可能考查动量和能量知识的简单应用，计算题中一般结合竖直面内的圆周运动模型、板块模型或弹簧模型等压轴考查，难度较大。

此类试题区分度较高，且能很好地考查运动与相互作用观念、能量观念动量观念和科学思维要素，因此备考命题者青睐。

题型一人船模型1．模型简析：如图所示，长为L 、质量为m 船的小船停在静水中，质量为m 人的人由静止开始从船的一端走到船的另一端，不计水的阻力。

以人和船组成的系统为研究对象，在人由船的一端走到船的另一端的过程中，系统水平方向不受外力作用，所以整个系统动量守恒，可得m 船v 船=m 人v 人，因人和船组成的系统动量始终守恒，故有m 船x 船=m 人x 人，由图可看出x 船+x 人=L ，可解得x 人=m 船m 人+m 船L ，x 船=m 人m 人+m 船L 。

2．模型特点(1)两个物体作用前均静止，作用后均运动。

(2)动量守恒且总动量为零。

3．结论：m 1x 1=m 2x 2(m 1、m 2为相互作用物体的质量，x 1、x 2为其对地位移的大小)。

题型二“物块-弹簧”模型模型图例m 1、m 2与轻弹簧(开始处于原长)相连，m 1以初速度v 0运动两种情景1.当弹簧处于最短(最长)状态时两物体瞬时速度相等，弹性势能最大：(1)系统动量守恒：m 1v 0=(m 1+m 2)v 共。

210212共pm 2.当弹簧处于原长时弹性势能为零：(1)系统动量守恒：m1v0=m1v1+m2v2。