高三物理碰撞爆炸与反冲

【知识要点】一、碰撞与爆炸1、碰撞与爆炸具有一个共同的特点：即相互作用的力为变力，作用的时间，作用力，且系统受的外力，故均可用动量守恒定律来处理。

2、爆炸过程中，因有其他形式的能转化为动能，所以系统的动能会。

3、在碰撞过程中，由于有等物理现象的发生，故碰撞后系统的总动能是不守恒的，同时若碰撞后二物体的速度方向相同，则后一个物体的速度将前面物体的运动速度，即二物体不能相互穿越。

4、碰后两个物体若粘合在一起，具有共同的速度，这一碰撞过程最大。

5、由于碰撞（或爆炸）的作用时间极短，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始运动。

二、反冲运动1、反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果，如发射炮弹时炮身的后退，火箭因喷气而发射等。

2、反冲运动的过程中，如果没有外力作用或外力的作用远小于物体间的相互作用力，可利。

3、研究反冲运动的目的是找反冲速度的规律,求反冲速度的关系是确定相互作用的对象和各个物体对地的运动状态。

【能力提高】1、碰撞问题是深入理解动量守恒定律的重要内容，在解决碰撞问题过程中涉及的：1）动量守恒的条件判断和近似处理；2）碰撞后可能运动状态的判断。

以上是提高我们理解、分析判断和综合运用能力的可能手段。

2、碰撞是指物体间碰撞力极大而碰撞时间极短的相互作用过程。

相碰撞的两个物体的作用时间虽然很短，但因相互作用力很大，所以它们相互作用的冲量不可忽略，系统中物体的动量因此都要发生变化；但在它们相互作用的极短的时间内，一般的重力、摩擦力的冲量与碰撞力的冲量相比可以忽略不计，所以我们可以近似地认为一切碰撞过程中碰撞物体组成的系统的系统总动量都是守恒的。

【典型例题】例1、两名质量相等的滑冰人甲和乙都静止在光滑的水平冰面上．现在，其中一人向另一人抛出篮球，另一人接球后再抛回。

如此反复进行几次后，甲和乙最后速率关系是（）A、若甲最先抛球，则一定是v甲＞v乙B、若乙最后接球，则一定是v甲＞v 乙C、只有甲先抛球，乙最后接球，才有v甲＞v乙D、无论怎样抛球和接球，都是v甲＞v乙例2、静止在匀强磁场中的某放射性元素的核，放出一个a粒子，其速度方向与磁场方向垂直，测得a 粒子和反冲核轨道半径之比R∶r=30∶1，如图，则( )A、 粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反B、反冲核的原子序数为62C、原来放射性元素的原子序数为62D、反冲核与α粒子的速度之比为1∶62【知识要点】一、碰撞与爆炸1、碰撞与爆炸具有一个共同的特点：即相互作用的力为变力，作用的时间，作用力，且系统受的外力，故均可用动量守恒定律来处理。

课时2碰撞爆炸与反冲知识点一碰撞——知识回顾——碰撞特点(1)①直接作用②时间短③一般来说内力远大于外力．(2)系统内力远大于外力时，近似守恒．(3)系统动能不可能增加．——要点深化——1．处理碰撞问题的基本方法为了应用动量守恒定律求解碰撞问题，需要确定碰撞前后的动量，因此应对碰撞过程进行分析，确定初、末状态．碰撞前动量是指即将发生碰撞那一时刻的动量，而不是指发生碰撞之前某一时刻的动量；碰撞后的动量是指碰撞刚结束那一时刻的动量，而不是指碰撞结束之后某一时刻的动量．明确了碰撞前后的动量，选定一个正方向，即可列出动量守恒方程．2．碰撞过程的特点碰撞过程的特点是时间短暂性，空间位置变化不明显，碰撞过程除动量守恒外，还具有能量特性，即碰撞过程中能量不会增加．另外碰撞结束后，如果两物体同向运动，则后一物体的速度应小于前一物体的速度．3．碰撞的种类根据碰撞过程中，系统动能的变化把碰撞分为三种：(1)弹性碰撞：碰撞前后系统总动能不变．(2)非弹性碰撞：碰撞后系统动能减少了．(3)完全非弹性碰撞：两物体碰后结合为一体，这种碰撞损失动能最大．——基础自测——如图1所示，在光滑水平面上有直径相同的a、b两球，在同一直线上运动．选定向右为正方向，两球的动量分别为p a＝6 kg·m/s、p b＝－4 kg·m/s.当两球相碰之后，两球的动量可能是()A．p a＝－6 kg·m/s、p b＝4 kg·m/sB．p a＝－6 kg·m/s、p b＝8 kg·m/sC．p a＝－4 kg·m/s、p b＝6 kg·m/sD．p a＝2 kg·m/s、p b＝0知识点二爆炸与反冲——知识回顾——爆炸与反冲的特点(1)内力远外力，动量守恒．(2)由其他形式的能转化为，动能增加．——要点深化——1．爆炸两物体间由于炸药的作用均受到巨大作用力，两作用力远大于外力，一般情况下近似认为动量守恒．由于爆炸力做功，所以物体系统的动能增加．2．反冲运动反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果．反冲运动过程中，一般满足系统的合外力为零，或内力远大于外力的条件，因此可用动量守恒定律进行分析．——基础自测——抛出的手雷在最高点时的水平速度为10 m/s，这时突然炸成两块，其中大块质量300 g仍按原方向飞行，其速度测得为50 m/s，另一小块质量为200 g，求它的速度的大小和方向．题型一碰撞问题[例1]在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速率v0向右运动．在小球的前方O点处有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图2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m1∶m2.变式1—1如图3所示，一个质量m1＝150 kg的木块静止于一张一端靠墙的很长的光滑桌面上，在墙与木块之间，放进另一个质量为m2的木块，再令m2以速度v2向左运动．假定所有碰撞都没有能量损失，并且m2与m1碰撞一次再与墙碰撞一次后，m1和m2以相同的速度运动，试求m2的数值．(墙的质量可以看做无限大)题型二“人船”模型问题[例2]一质量为M、长为s0的船静止于水面上，一质量为m的人站在船头，当人从船头走到船尾时，求船前进的位移s的大小．(不计水的阻力)变式2—1如图4所示，一个质量为m1＝50 kg的人抓在一只大气球下方，气球下面有一根长绳．气球和长绳的总质量为m2＝20 kg，长绳的下端刚好和水平面接触．当静止时人离地面的高度为h＝5 m．如果这个人开始沿绳向下滑，当他滑到绳下端时，他离地面高度是(可以把人看做质点)()A．5 m B．3.6 mC．2.6 m D．8 m题型三含有弹簧的碰撞问题[例3](2009·南京调研)如图6所示，光滑水平面上的A、B、C三个物块，其质量分别为m A＝2.0 kg，m B＝1.0 kg，m C＝1.0 kg，现用一轻弹簧将A、B两物块连接，并用力缓慢压缩弹簧使A、B两物块靠近，此过程外力做功108 J(弹簧仍然处于弹性范围)，然后同时释放，弹簧开始逐渐变长，当弹簧刚好恢复原长时，C 恰以4 m/s的速度迎面与B发生碰撞并瞬时粘连．求：(1)弹簧刚好恢复原长时(B与C碰撞前)，A和B物块速度的大小．(2)当弹簧第二次被压缩时，弹簧具有的最大弹性势能．变式3—1(2009·山东高考)如图7所示，光滑水平直轨道上有三个滑块A、B、C，质量分别为m A＝m C＝2m，m B＝m，A、B用细绳连接，中间有一压缩的轻弹簧(弹簧与滑块不拴接)．开始时A、B以共同速度v0运动，C静止．某时刻细绳突然断开，A、B被弹开，然后B又与C发生碰撞并粘在一起，最终三滑块速度恰好相同．求B与C碰撞前B的速度．1．(2010·福建高考)如图8所示，一个木箱原来静止在光滑水平面上，木箱内粗糙的底板上放着一个小木块．木箱和小木块都具有一定的质量．现使木箱获得一个向右的初速度v0，则________．(填选项前的字母)A．小木块和木箱最终都将静止B．小木块最终将相对木箱静止，二者一起向右运动C．小木块在木箱内壁将始终来回往复碰撞，而木箱一直向右运动D．如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止，则二者将一起向左运动2．(2009·全国卷Ⅰ)质量为M的物块以速度v运动，与质量为m的静止物块发生正碰，碰撞后两者的动量正好相等．两者质量之比M/m可能为()A．2B．3C．4 D．53．(2010·山东高考)如图9所示，滑块A、C质量均为m，滑块B质量为3 2m.开始时A、B分别以v1、v2的速度沿光滑水平轨道向固定在右侧的挡板运动，现将C无初速地放在A上，并与A粘合不再分开，此时A与B相距较近，B与挡板相距足够远．若B与挡板碰撞将以原速率反弹，A与B碰撞将粘合在一起．为使B能与挡板碰撞两次，v1、v2应满足什么关系？4．(2010·新课标全国卷)如图10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μ.使木板与重物以共同的速度v0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.5．(2010·天津高考)如图11所示，小球A系在细线的一端，线的另一端固定在O点，O点到水平面的距离为h.物块B的质量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O点正下方，物块与水平面间的动摩擦因数为μ.现拉动小球使线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短)，反弹后上升至最高点时到水平面的距离为h16.小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，求物块在水平面上滑行的时间t.。

爆炸及反冲问题1．爆炸现象的三条规律(1)动量守恒：由于爆炸是在极短的时间内完成的，爆炸物体间的相互作用力远远大于系统受到的外力，所以在爆炸过程中，系统的总动量守恒．（2)动能增加：在爆炸过程中,由于有其他形式的能量（如化学能)转化为动能，所以爆炸后系统的总动能增加．（3)位置不变：爆炸和碰撞的时间极短，因而在作用过程中,物体产生的位移很小，一般可忽略不计，可以认为爆炸或碰撞后仍然从爆炸或碰撞前的位置以新的动量开始运动．2．反冲的两条规律（1）总的机械能增加：反冲运动中，由于有其他形式的能量转变为机械能，所以系统的总机械能增加．(2)平均动量守恒若系统在全过程中动量守恒，则这一系统在全过程中平均动量也守恒．如果系统由两个物体组成，且相互作用前均静止，相互作用后均发生运动，则由m 1错误!1－m 2错误!2＝0，得m 1x 1＝m 2x 2。

该式的适用条件是：①系统的总动量守恒或某一方向的动量守恒．②构成系统的m 1、m 2原来静止，因相互作用而运动．③x 1、x 2均为沿动量守恒方向相对于同一参考系的位移．例题1．我国发现的“神舟十一号"飞船与“天宫二号"空间站实现了完美对接．假设“神舟十一号"到达对接点附近时对地的速度为v ,此时的质量为m ;欲使飞船追上“天宫二号”实现对接，飞船需加速到v 1，飞船发动机点火,将质量为Δm 的燃气一次性向后喷出,燃气对地向后的速度大小为v 2。

这个过程中，下列各表达式正确的是（ ）A ．mv ＝mv 1－Δmv 2B ．mv ＝mv 1＋Δmv 2C ．mv ＝（m －Δm )v 1－Δmv 2D ．mv ＝(m －Δm ）v 1＋Δmv 2解析：选C.飞船发动机点火喷出燃气，由动量守恒定律，mv ＝（m －Δm )v 1－Δmv 2,选项C 正确．例题2．在静水中一条长l 的小船，质量为M ,船上一个质量为m 的人，当他从船头走到船尾，若不计水对船的阻力，则船移动的位移大小为（ ）A.错误!lB ．错误!lC 。

《爆炸、反冲问题》知识清单一、爆炸问题1、爆炸的特点爆炸过程中，内力远大于外力，系统动量守恒。

由于爆炸时间极短，往往可忽略重力、摩擦力等外力的作用。

爆炸时，系统的动能会增加。

这是因为爆炸过程中，化学能转化为机械能，从而使系统的总动能增加。

2、爆炸中的动量守恒以一个简单的例子来说，比如一个静止的炸弹突然爆炸分裂成两块。

设炸弹原来的质量为 M，爆炸后分成质量为 m1 和 m2 的两块，速度分别为 v1 和 v2。

根据动量守恒定律，爆炸前系统的总动量为 0，爆炸后系统的总动量也为 0，即：m1v1 ＋ m2v2 ＝ 0。

3、爆炸中的能量变化爆炸过程中，化学能转化为机械能，总能量保持不变，但机械能增加。

假设炸弹爆炸前的机械能为 0，爆炸后的机械能为 E1 和 E2，则总机械能为 E ＝ E1 ＋ E2。

由于爆炸后系统的动能增加，所以机械能增加。

4、爆炸问题的常见类型（1）已知爆炸前系统的状态，求爆炸后各部分的速度和能量。

（2）已知爆炸后部分物体的状态，求其他物体的速度和能量。

5、解决爆炸问题的思路（1）明确研究对象：确定爆炸所涉及的物体组成的系统。

（2）分析系统内力和外力：判断内力是否远大于外力，以确定能否使用动量守恒定律。

（3）列出动量守恒方程：根据动量守恒定律，列出方程。

（4）分析能量变化：考虑化学能的转化以及机械能的增加。

二、反冲问题1、反冲的定义反冲是指当一个物体向某一方向射出（或抛出）一部分物质时，剩余部分将向相反方向运动的现象。

2、反冲的特点系统内力远大于外力，动量守恒。

反冲过程中，有能量的转化和转移。

3、反冲中的动量守恒例如，一个静止的火箭，向外喷射气体，设火箭原来的质量为 M，喷射出气体的质量为 m，速度为 v，火箭剩余部分的质量为 M m，速度为 V。

根据动量守恒定律：mv ＋（M m)V ＝ 04、反冲中的能量变化反冲过程中，燃料燃烧产生的化学能转化为机械能。

5、常见的反冲现象（1）火箭发射：火箭通过燃烧燃料，向后喷出高温高压气体，从而获得向前的推力。