高三物理分类汇编:6.机械能、碰撞和动量
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机械能考点1 功 功率1.功的定义:一个物体受到力的作用,如果在力的方向上发生一段位移,就说这个力对物体做了功。
2.做功的两个必要因素:力和物体在力的方向上发生的位移,缺一不可。
3.公式:〔1〕当恒力F 的方向与位移l 的方向一致时,力对物体所做的功为W = Fl 。
〔2〕当恒力F 的方向与位移l 的方向成某一角度α时,力F 物体所做的功为cos W Fl α=4.功是标量,但有正负。
5.功率是描述力做功快慢的物理量,是功与所用时间的比值。
定义式W P t= ① 导出式cos P Fv α=②〔其中α中F 和v 两矢量的夹角〕例1:在水平粗糙地面上,使同一物体由静止开始做匀加速直线运动,第一次是斜向上的拉力F ,第二次是斜向下的推力F 。
两次力的作用线与水平方向间的夹角相同,力的大小也相同,位移大小也相同.那么〔 〕A .力F 对物体做的功相同,合力对物体做的总功也相同B .力F 对物体做的功相同,合力对物体做的总功不相同C .力F 对物体做的功不相同,合力对物体做的总功相同D .力F 对物体做的功不相同,合力对物体做的总功也不相同考点2 动能定理1.动能:物体由于运动所具有的能,其计算公式为212k E mv =。
2.动能是标量,是描述物体运动状态的物理量,其单位与功的单位相同。
国际单位是焦耳〔J 〕。
3.动能定理合外力对物体所做的功等于物体动能的变化,这个结论叫做动能定理。
4.动能定理的表达式21k k W E E =-。
式中W 为合外力对物体所做的功,2k E 为物体末状态的动能,1k E 为物体初状态的动能。
[例1]如下图,一质量为2㎏的铅球从离地面2m 高处自由下落,陷入沙坑2 cm 深处,求沙子对铅球的平均阻力。
〔g 取12m/s )全过程重力做功()mg H h +,进入沙坑中阻力做功Fh -,从全过程来看动能变化为零,那么由21k k W E E =-,得()00mg H h Fh +-=- 解得()mg H h F h +==2 020 N 。
高三物理动量专题复习1. 动量的概念动量是一个物体在运动过程中所拥有的属性,它是由其质量与速度所相乘而得到的,用公式表示为p=mv。
其中p为动量,m为物体的质量,v为物体的速度。
2. 动量守恒定律动量守恒定律指的是,在一个系统内,如果没有外力作用,那么系统内各个物体的动量总和将保持不变。
即p1+p2=p1'+p2',其中p1和p2为发生碰撞前两个物体的动量,p1'和p2'为碰撞后两个物体的动量。
3. 碰撞类型碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞两种。
弹性碰撞指的是,在碰撞过程中物体之间不存在能量损失,动量守恒定律和能量守恒定律同时成立。
非弹性碰撞则是指,碰撞过程中物体之间会有能量损失,因此动量和能量都无法完全守恒。
4. 动量定理动量定理指的是,在某个质点上施加一个力F,就会使其产生一个加速度a,从而其动量按照F=ma的关系改变。
即FΔt=Δmv,其中F为力,Δt为作用时间,Δm为物体动量的改变量。
5. 爆炸问题爆炸问题指的是,在一个物体内部的某些部分突然分离出来,瞬间受到了较大的力,从而产生具有很大动量的碎片。
在处理这类问题时,需要根据爆炸前和爆炸后物体的总动量相等来得到相关的求解公式。
6. 常见题型常见的动量题型包括两个物体碰撞后速度的求解、某个物体碰撞后斜抛的问题、两个物体的碰撞角度问题、爆炸后碎片的运动状态等。
在解决这些问题时,需要熟练掌握动量守恒定律、动量定理、碰撞问题的处理方法,以及对物体速度、角度等相关概念的理解。
7. 解题技巧解决动量题目时需要注意以下几点:(1)画图示意,对物理量和坐标系进行标注,明确各个量的方向和大小关系。
(2)精心挑选参考系,选择恰当的参考系可以简化问题的计算。
(3)选择适当的公式,尤其是在复杂的情况下需要灵活运用多种公式进行计算。
(4)注意各个物体的动量守恒和各个向量的分解,特别是在要计算速度和角度时需要特别谨慎。
8. 总结动量是一个很重要的概念,它能够帮助我们在处理各种物理问题时更好地把握物体的运动状态,为我们提供更多有关物体性质的信息。
高中物理知识点总结高中物理知识点总结一碰撞问题归类一、碰撞的定义相对运动的物体相遇,在极短的时间内,通过相互作用,运动状态发生显著变化的过程叫做碰撞。
二、碰撞的特点作用时间极短,相互作用的内力极大,有些碰撞尽管外力之和不为零,但一般外力(如重力、摩擦力等)相对内力(如冲力、碰撞力等)而言,可以忽略,故系统动量还是近似守恒。
在剧烈碰撞有三个忽略不计,在解题中应用较多。
1.碰撞过程中受到一些微小的外力的冲量不计。
碰撞过程中,物体发生速度突然变化所需时间极短,这个极短时间对物体运动的全过程可忽略不碰撞过程中,物体发生速度突变时,物体必有一小段位移,这个位移相对于物体运动全过程的位移可忽略不计。
三、碰撞的分类1.弹性碰撞(或称完全弹性碰撞)如果在弹性力的作用下,只产生机械能的转移,系统内无机械能的损失,称为弹性碰撞(或称完全弹性碰撞)。
此类碰撞过程中,系统动量和机械能同时守恒。
2.非弹性碰撞如果是非弹性力作用,使部分机械能转化为物体的内能,机械能有了损失,称为非弹性碰撞。
此类碰撞过程中,系统动量守恒,机械能有损失,即机械能不守恒。
3.完全非弹性碰撞如果相互作用力是完全非弹性力,则机械能向内能转化量最大,即机械能的损失最大,称为完全非弹性碰撞。
碰撞物体粘合在一起,具有同一速度。
此类碰撞过程中,系统动量守恒,机械能不守恒,且机械能的损失最大。
高中物理知识点总结二功率。
高中物理能量和能量守恒知识点总结:2.功率P:功率是表征力做功快慢的物理量、是标量:P=W/t。
若做功快慢程度不同,上式为平均注意恒力的功率不一定恒定,如初速为零的匀加速运动,第一秒、第二秒、第三秒……内合力的平均功率之比为1:3:5……。
约束条件:1)发动机功率一定:牵引力与速度成反比,只要速度改变,牵引力F=P/v将改变,这时的运动一定是变加速运动。
2)机车以恒力启动:牵引力F恒定,由P=Fv可知,若车做匀加速运动,则功率P将增加,这种过程直到P达到机车的额定功率为止(注意不是达到最大速度为止)。
微专题36 碰撞问题【核心考点提示】 一、碰撞过程的分类1.弹性碰撞:碰撞过程中所产生的形变能够完全恢复的碰撞;碰撞过程中没有机械能损失. 弹性碰撞除了遵从动量守恒定律外,还具备:碰前、碰后系统的总动能相等,即 12m 1v 21+12m 2v 22=12m 1v 1′2+12m 2v 2′2 特殊情况:质量m 1的小球以速度v 1与质量m 2的静止小球发生弹性正碰,根据动量守恒和动能守恒有m 1v 1=m 1v 1′+m 2v 2′,12m 1v 21=12m 1v 1′2+12m 2v 2′2. 碰后两个小球的速度分别为: v 1′=m 1-m 2m 1+m 2v 1,v 2′=2m 1m 1+m 2v 1(1)若m 1≫m 2,v 1′≈v 1,v 2′≈2v 1,表示m 1的速度不变,m 2以2v 1的速度被撞出去. (2)若m 1≪m 2,v 1′≈-v 1,v 2′≈0,表示m 1被反向以原速率弹回,而m 2仍静止. (3)若m 1=m 2,则有v 1′=0,v 2′=v 1,即碰撞后两球速度互换.2.非弹性碰撞:碰撞过程中所产生的形变不能够完全恢复的碰撞;碰撞过程中有机械能损失.非弹性碰撞遵守动量守恒,能量关系为: 12m 1v 21+12m 2v 22>12m 1v 1′2+12m 2v 2′2 3.完全非弹性碰撞:碰撞过程中所产生的形变完全不能够恢复的碰撞;碰撞过程中机械能损失最多.此种情况m 1与m 2碰后速度相同,设为v ,则:m 1v 1+m 2v 2=(m 1+m 2)v 系统损失的动能最多,损失动能为 ΔE km =12m 1v 21+12m 2v 22-12(m 1+m 2)v 2 二、碰撞过程的制约通常有如下三种因素制约着碰撞过程.1.动量制约:即碰撞过程必须受到动量守恒定律的制约; 2.动能制约:即碰撞过程,碰撞双方的总动能不会增加;3.运动制约:即碰撞过程还将受到运动的合理性要求的制约.比如,某物体匀速运动,被后面物体追上并碰撞后,其运动速度只会增大而不会减小.再比如,碰撞后,后面的物体速度不能超过前面的物体. 【微专题训练】(多选)如图1,两个物体1和2在光滑水平面上以相同动能相向运动,它们的质量分别为m 1和m2,且m1< m2.经一段时间两物体相碰撞并粘在一起.碰撞后()A.两物体将向左运动B.两物体将向右运动C.两物体组成的系统损失能量最小D.两物体组成的系统损失能量最大【解析】根据p2=2mE k,结合m1<m2,知p1<p2,故系统总动量向左,根据动量守恒知碰后两物体将向左运动,所以A正确,B错误;由题意知两物体属于完全非弹性碰撞,损失动能最大,所以C错误,D正确.【答案】AD如图所示,A、B两小球在光滑水平面上分别以动量p1=4 kg·m/s和p2=6 kg·m/s(向右为参考正方向)做匀速直线运动,则在A球追上B球并与之碰撞的过程中,两小球的动量变化量Δp1和Δp2可能分别为()A.-2 kg·m/s, 3 kg·m/sB.-8 kg·m/s, 8 kg·m/sC.1 kg·m/s, -1 kg·m/sD.-2 kg·m/s, 2 kg·m/s【解析】由于碰撞过程中,动量守恒,两小球动量变化大小相等,方向相反,因此A错误;因为碰撞的过程中动能不增加.若Δp1和Δp2分别为-8 kg·m/s, 8 kg·m/s,则p1′=-4 kg·m/s,p2′=14 kg·m/s,根据E k=p22m知相撞过程中动能增加,B错误;两球碰撞的过程中,B球的动量增加,Δp2为正值,A球的动量减小,Δp1为负值,故C错误.变化量分别为-2 kg·m/s,2 kg·m/s,符合动量守恒、动能不增加以及实际的规律,故D正确.【答案】D【江西师范大学附属中学2017届高三上学期期中考试】甲、乙两球在光滑的水平面上,沿同一直线同一方向运动,它们的动量分别为p甲=10kg·m/s,p乙=14kg·m/s,已知甲的速度大于乙的速度,当甲追上乙发生碰撞后,乙球的动量变为20kg·m/s,则甲、乙两球的质量m甲:m乙的关系可能是()A.3:10 B.1:10 C.1:4 D.1:6 【答案】AC【解析】因为碰撞前,甲球速度大于乙球速度,则有p pm m甲乙乙甲>,得到57m pm p=甲甲乙乙<;根据动量守恒得:p甲+p乙=p甲′+p乙′,代入解得p甲′=4kg•m/s.根据碰撞过程总动能不增加,得到:2'22'22222p pmpm m mp+≥+甲甲乙乙乙乙甲甲代入解得:717mm≤甲乙;碰撞后两球同向运动,则甲的速度不大于乙的速度,应有:p pm m''≤甲乙乙甲代入解得:15mm≥甲乙;综合有:71517mm≤≤甲乙.故AC正确,BD错误.故选AC.如图,两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块A的质量为m,速度为2v0,方向向右,滑块B的质量为2m,速度大小为v0,方向向左,两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是()A.A和B都向左运动B.A和B都向右运动C.A静止,B向右运动D.A向左运动,B向右运动【解析】取向右为正方向,根据动量守恒:m·2v0-2mv0=mv A+2mv B,知系统总动量为零,所以碰后总动量也为零,即A、B的运动方向一定相反,所以D正确,A、B、C错误.【答案】D(2013·江苏)水平面上,一白球与一静止的灰球碰撞,两球质量相等.碰撞过程的频闪照片如图所示(注:原题中用直尺测量,碰撞前相邻两位置之间的长度约为1.4 cm,碰撞后相邻两位置之间的长度约为0.8 cm),据此可推断,碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的()A.30%B.50%C.70% D.90%【解析】 用直尺测量,碰撞前相邻两位置之间的长度约为1.4 cm ,碰撞后相邻两位置之间的长度约为0.8 cm ,则碰后与碰前速度比为v ′v =0.81.4=47,则碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的12mv 2-12m v ′212mv 2=1-2×(v ′v )2=1-2×(47)2≈30%.【答案】A如图所示,一个半径R =1.00 m 的粗糙14圆弧轨道,固定在竖直平面内,其下端切线是水平的,距地面高度h =1.25 m .在轨道末端放有质量m B =0.30 kg 的小球B (视为质点),B 左侧装有微型传感器,另一质量m A =0.10 kg 的小球A (也视为质点)由轨道上端点从静止开始释放,运动到轨道最低处时,传感器显示示数为2.6 N ,A 与B 发生正碰,碰后B 小球水平飞出,落到地面时的水平位移x =0.80 m ,不计空气阻力,重力加速度取g =10 m/s 2.求:(1)小球A 在碰前克服摩擦力所做的功; (2)A 与B 碰撞过程中,系统损失的机械能. 【解析】(1)在最低点,对A 球由牛顿第二定律有 F A -m A g =m A v A 2R得v A =4.00 m/s在A 下落过程中,由动能定理有: m A gR -W f =12m A v A 2A 球在碰前克服摩擦力所做的功W f =0.20 J. (2)碰后B 球做平抛运动,在水平方向有x =v B ′t 在竖直方向有h =12gt 2联立以上两式可得碰后B 的速度v B ′=1.6 m/s 对A 、B 碰撞过程,由动量守恒定律有 m A v A =m A v A ′+m B v B ′碰后A 球的速度v A ′=-0.80 m/s ,负号表示碰后A 球运动方向向左 由能量守恒得,碰撞过程中系统损失的机械能: ΔE 损=12m A v A 2-12m A v A ′2-12m B vB ′2故ΔE 损=0.384 J在A 与B 碰撞的过程中,系统损失的机械能为0.384 J. 【答案】(1)0.20 J (2)0.384 J(2014·广东)如图的水平轨道中,AC 段的中点B 的正上方有一探测器,C 处有一竖直挡板,物体P 1沿轨道向右以速度v 1与静止在A 点的物体P 2碰撞,并接合成复合体P ,以此碰撞时刻为计时零点,探测器只在t 1=2 s 至t 2=4 s 内工作,已知P 1、P 2的质量都为m =1 kg ,P 与AC 间的动摩擦因数为μ=0.1,AB 段长L =4 m ,g 取10 m/s 2,P 1、P 2和P 均视为质点,P 与挡板的碰撞为弹性碰撞.(1)若v 1=6 m/s ,求P 1、P 2碰后瞬间的速度大小v 和碰撞损失的动能ΔE ;(2)若P 与挡板碰后,能在探测器的工作时间内通过B 点,求v 1的取值范围和P 向左经过A 点时的最大动能E .【解析】(1)P 1、P 2碰撞过程,动量守恒mv 1=2mv ① 解得v =v 12=3 m/s ②碰撞损失的动能ΔE =12mv 21-12(2m )v 2③解得ΔE =9 J ④(2)由于P 与挡板的碰撞为弹性碰撞.故P 在A →B →C →B (B ′)→A (A ′)等效为如图所示的匀减速运动.设P 在A →B →C →B (B ′)→A (A ′)段加速度大小为a ,由运动学规律,得μ(2m )g =2ma a =μg =0.1×10 m/s 2=1 m/s 2⑤ P 返回经过B 时:3L =vt -12at 2⑥由①⑤⑥式,解得v =3L +12at 2t由于2 s≤t ≤4 s ,代入上式解得v 的取值范围5 m/s≤v ≤7 m/s ⑦ 所以v 1的取值范围10 m/s≤v 1≤14 m/s ⑧ P 向左经过A (即图的A ′)时的速度v 2,则v 22-v 2=-2a ·4L ⑨ 将⑦代入⑨可知,当v =5 m/s 时,P 不能到达A ; 当v =7 m/s 时,v 2=17 m/s所以v 2的取值范围v 2≤17 m/s ,所以当v 2=17 m/s 时,P 向左经过A 点时有最大动能E =12(2m )v 22=17 J 【答案】(1)3 m/s 9 J (2)10 m/s≤v 1≤14 m/s 17 J。
高三物理《机械能》知识点总结1.功功的定义:力和作用在力的方向上通过的位移的乘积。
是描述力对空间积累效应的物理量,是过程量。
定义式:w=F·s·cosθ,其中F是力,s是力的作用点位移,θ是力与位移间的夹角。
功的大小的计算方法:①恒力的功可根据w=F·S·cosθ进行计算,本公式只适用于恒力做功。
②根据w=P·t,计算一段时间内平均做功。
③利用动能定理计算力的功,特别是变力所做的功。
④根据功是能量转化的量度反过来可求功。
摩擦力、空气阻力做功的计算:功的大小等于力和路程的乘积。
发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功:w=fd,且w=Q2.功率功率的概念:功率是表示力做功快慢的物理量,是标量。
求功率时一定要分清是求哪个力的功率,还要分清是求平均功率还是瞬时功率。
功率的计算①平均功率:P=w/t表示时间t内的平均功率,不管是恒力做功,还是变力做功,都适用。
②瞬时功率:P=F·v·cosαP和v分别表示t时刻的功率和速度,α为两者间的夹角。
额定功率与实际功率:额定功率:发动机正常工作时的最大功率。
实际功率:发动机实际输出的功率,它可以小于额定功率,但不能长时间超过额定功率。
交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率。
①以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动,后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。
②以恒定牵引力F启动:机车先作匀加速运动,当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F,而后开始作加速度减小的加速运动,最后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。
3.动能:物体由于运动而具有的能量叫做动能。
表达式:Ek=mv2/2动能是描述物体运动状态的物理量。
动能和动量的区别和联系①动能是标量,动量是矢量,动量改变,动能不一定改变;动能改变,动量一定改变。
②两者的物理意义不同:动能和功相联系,动能的变化用功来量度;动量和冲量相联系,动量的变化用冲量来量度。
高考一轮复习知识考点归纳 专题06 动量守恒定律【基本概念、规律】动量及动量守恒定律第1节 动量及动量定理第2节 动量守恒定律第3节 动量守恒定律的应用实验 验证动量守恒定律(1)定义:力与力作用时间的乘积.(2)公式:I=Ft ;公式适用范围:恒力冲量;(3)量性:矢量,方向与作用力方向一致;动量及动量定理冲量动量动量定理(1)定义:物体质量与速度的乘积;(2)表达式:p=mv ;(3)量性:矢量,方向与速度方向一致;(4)物理意义:反映物体运动状态(1)内容:物体合外力冲量等于物体动量变化量;(2)表达式:F ·Δt =Δp =p ′-p . (3)注意:动量定理表达式为矢量式【重要考点归纳】考点一 动量定理的理解及应用1.动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力.这种情况下,动量定理中的力F 应理解为变力在作用时间内的平均值.2.动量定理的表达式F ·Δt =Δp 是矢量式,运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向,公式中的F 是物体或系统所受的合力.3.应用动量定理解释的两类物理现象(1)当物体的动量变化量一定时,力的作用时间Δt 越短,力F 就越大,力的作用时间Δt 越长,力F 就越小,如玻璃杯掉在水泥地上易碎,而掉在沙地上不易碎.(2)当作用力F 一定时,力的作用时间Δt 越长,动量变化量Δp 越大,力的作用时间Δt 越短,动量变化量Δp 越小4.应用动量定理解题的一般步骤 (1)明确研究对象和研究过程.研究过程既可以是全过程,也可以是全过程中的某一阶段. (2)进行受力分析.只分析研究对象以外的物体施加给研究对象的力,不必分析内力. (3)规定正方向.(4)写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量(或各外力在各个阶段的冲量的矢量和),根据动量定理列方程求解.考点二 动量守恒定律与碰撞 1.动量守恒定律的不同表达形式守恒条件:(1)理想守恒:系统不受外力或所受外力的合力为零,则系统动量守恒.(2)近似守恒:系统受到的合力不为零,但当内力远大于外力时,系统的动量可近似看成守恒.(3)分方向守恒:系统在某个方向上所受合力为零时,系统在该方向上动量守恒.动量守恒定律动量守恒定律动量守恒应用1.碰撞 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.特点 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.动量守恒定律的表达式:m 1v 1+m 2v 2=m 1v ′1+m 2v ′2或Δp 1=-Δp 2.1.爆炸3.反冲 人船模型(1)p=p′,系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p′.(2)m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2,相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和.(3)Δp1=-Δp2,相互作用的两个物体动量的增量等大反向.(4)Δp=0,系统总动量的增量为零.2.碰撞遵守的规律(1)动量守恒,即p1+p2=p′1+p′2.(2)动能不增加,即E k1+E k2≥E′k1+E′k2或p212m1+p222m2≥p′212m1+p′222m2.(3)速度要合理.①碰前两物体同向,则v后>v前;碰后,原来在前的物体速度一定增大,且v′前≥v′后.②两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不可能都不改变.3.两种碰撞特例(1)弹性碰撞两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒.以质量为m1、速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例,则有m1v1=m1v′1+m2v′2①12m1v21=12m1v′21+12m2v′22②由①②得v′1=m1-m2v1m1+m2v′2=2m1v1m1+m2结论:①当m1=m2时,v′1=0,v′2=v1,两球碰撞后交换了速度.②当m1>m2时,v′1>0,v′2>0,碰撞后两球都向前运动.③当m1<m2时,v′1<0,v′2>0,碰撞后质量小的球被反弹回来.(2)完全非弹性碰撞两物体发生完全非弹性碰撞后,速度相同,动能损失最大,但仍遵守动量守恒定律.4.应用动量守恒定律解题的步骤(1)明确研究对象,确定系统的组成(系统包括哪几个物体及研究的过程);(2)进行受力分析,判断系统动量是否守恒(或某一方向上动量是否守恒);(3)规定正方向,确定初、末状态动量;(4)由动量守恒定律列出方程;(5)代入数据,求出结果,必要时讨论说明.考点三爆炸和反冲人船模型1.爆炸的特点(1)动量守恒:由于爆炸是在极短的时间内完成的,爆炸时物体间的相互作用力远远大于受到的外力,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)位移不变:爆炸的时间极短,因而作用过程中物体运动的位移很小,一般可忽略不计,可以认为爆炸后仍然从爆炸时的位置以新的动量开始运动.2.反冲(1)现象:物体的不同部分在内力的作用下向相反方向运动.(2)特点:一般情况下,物体间的相互作用力(内力)较大,因此系统动量往往有以下几种情况:①动量守恒;②动量近似守恒;③某一方向动量守恒.反冲运动中机械能往往不守恒.注意:反冲运动中平均动量守恒.(3)实例:喷气式飞机、火箭、人船模型等.3.人船模型若人船系统在全过程中动量守恒,则这一系统在全过程中的平均动量也守恒.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m1v1=-m2v2得m1x1=-m2x2.该式的适用条件是:(1)系统的总动量守恒或某一方向上的动量守恒.(2)构成系统的两物体原来静止,因相互作用而反向运动.(3)x1、x2均为沿动量方向相对于同一参考系的位移.实验:验证动量守恒定律1.实验原理在一维碰撞中,测出物体的质量m和碰撞前后物体的速率v、v′,找出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p′=m1v′1+m2v′2,看碰撞前后动量是否守恒.2.实验方案方案一:利用气垫导轨完成一维碰撞实验(1)测质量:用天平测出滑块质量.(2)安装:正确安装好气垫导轨.(3)实验:接通电源,利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量.②改变滑块的初速度大小和方向).(4)验证:一维碰撞中的动量守恒.方案二:利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(1)测质量:用天平测出两小球的质量m1、m2.(2)安装:把两个等大小球用等长悬线悬挂起来.(3)实验:一个小球静止,拉起另一个小球,放下时它们相碰.(4)测速度:可以测量小球被拉起的角度,从而算出碰撞前对应小球的速度,测量碰撞后小球摆起的角度,算出碰撞后对应小球的速度.(5)改变条件:改变碰撞条件,重复实验.(6)验证:一维碰撞中的动量守恒.方案三:在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(1)测质量:用天平测出两小车的质量.(2)安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端,把纸带穿过打点计时器,连在小车的后面,在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥.(3)实验:接通电源,让小车A运动,小车B静止,两车碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两小车连接成一体运动.(4)测速度:通过纸带上两计数点间的距离及时间由v=ΔxΔt算出速度.(5)改变条件:改变碰撞条件,重复实验.(6)验证:一维碰撞中的动量守恒.方案四:利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(1)用天平测出两小球的质量,并选定质量大的小球为入射小球.(2)按照如图所示安装实验装置,调整固定斜槽使斜槽底端水平.(3)白纸在下,复写纸在上,在适当位置铺放好.记下重垂线所指的位置O.(4)不放被撞小球,让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下,重复10次.用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心P就是小球落点的平均位置.(5)把被撞小球放在斜槽末端,让入射小球从斜槽同一高度自由滚下,使它们发生碰撞,重复实验10次.用步骤(4)的方法,标出碰后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N.如图所示.(6)连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度.将测量数据填入表中.最后代入m1OP=m1OM+m2ON,看在误差允许的范围内是否成立.(7)整理好实验器材放回原处.(8)实验结论:在实验误差范围内,碰撞系统的动量守恒.【思想方法与技巧】动量守恒中的临界问题1.滑块与小车的临界问题滑块与小车是一种常见的相互作用模型.如图所示,滑块冲上小车后,在滑块与小车之间的摩擦力作用下,滑块做减速运动,小车做加速运动.滑块刚好不滑出小车的临界条件是滑块到达小车末端时,滑块与小车的速度相同.2.两物体不相碰的临界问题两个在光滑水平面上做匀速运动的物体,甲物体追上乙物体的条件是甲物体的速度v甲大于乙物体的速度v乙,即v甲>v乙,而甲物体与乙物体不相碰的临界条件是v甲=v乙.3.涉及弹簧的临界问题对于由弹簧组成的系统,在物体间发生相互作用的过程中,当弹簧被压缩到最短时,弹簧两端的两个物体的速度相等.4.涉及最大高度的临界问题在物体滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的过程中,由于弹力的作用,斜面在水平方向将做加速运动.物体滑到斜面上最高点的临界条件是物体与斜面沿水平方向具有共同的速度,物体在竖直方向的分速度等于零.5.正确把握以下两点是求解动量守恒定律中的临界问题的关键:(1)寻找临界状态看题设情景中是否有相互作用的两物体相距最近,避免相碰和物体开始反向运动等临界状态.(2)挖掘临界条件在与动量相关的临界问题中,临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系,即速度相等或位移相等。
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高三物理分类汇编:6.机械能、碰撞和动量
16. 【珠海质量监测】在离地面高为h处竖直上抛一质量为m的物块,抛出时的速度为0,
当它落到地面时速度为,用g表示重力加速度,则在此过程中物块克服空气阻力所做的功
等于
A. 2201122mghmm
B. 2201122mghmm
C. 2201122mghmm
D. 2201122mghmm2201122mghmm 【答案】B
17.【肇庆检测】第16届广州亚运会上,中国运动员何冲在男子单人三米板跳水决赛中卫冕
冠军,他在跳水过程中,下列说法正确的是
A. 他在空中上升过程处于失重状态
B. 他在空中下降过程处于超重状态
C. 他从起跳后到完全进入水中的全过程机械能守恒
D. 他从起跳后到完全进入水中的全过程机械能不守恒
【答案】AD
18.【潮州检测】一带电小球在重力和电场力的作用下,自空中某点P运动到Q的过程中,
重力做功-3J,电场力做功1J,则上述运动过程中小球的
A. 重力势能增加3J
B. 电势能增加1J
C. 动能增加1J
D. 机械能增加1J
【答案】 AD
14.【汕头检测】汽车上坡时,司机要用“换挡”的办法减速行驶,是为了
A.省油 B.减小发动机的功率
C.增大爬坡的牵引力 D.增大发动机的功率
【答案】C
16.【深圳一模】汽车以额定功率在平直公路上匀速行驶,在1t时刻突然使汽车的功率减小
一半,并保持该功率继续行驶,到2t时刻汽车又开始做匀速直线运动(设汽车所受阻力不变),
则在21~tt时间内
A.汽车的加速度保持不变 B.汽车的加速度逐渐减小
C.汽车的速度先减小后增大 D.汽车的速度先增大后减小
【答案】B
18.【六校联考2】汽车以额定功率在平直公路上匀速行驶,在t1时刻司机减小了油门,使
汽车的功率立即减小一半,并保持该功率继续行驶,到t2时刻汽车又开始做匀速直线
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运动(设整个过程中汽车所受的阻力不变),则在t1~t2的这段时间内:
A.汽车的加速度逐渐减小 B.汽车的加速度逐渐增大
C.汽车的速度逐渐减小 D.汽车的速度逐渐增大
【答案】AC
21、【六校联考1】2010年广州亚运会上,刘翔重归赛场,以打破亚运记录的方式夺得110
米跨栏的冠军。他采用蹲踞式起跑,在发令枪响后,左脚迅速蹬离起跑器,在向前加速的同
时提升身体重心。如图所示,假设质量为m的运动员,在起跑时前进的距离S内,重心升
高量为h,获得的速度为v,阻力做功为W阻,则在此过程中( )
A.运动员的机械能增加了221mv
B.运动员的机械能增加了mghmv221
C.运动员的重力做功为mghW重
D.运动员自身做功阻人WmghmvW221
【答案】BD
20.【广州花都】游乐场中的一种滑梯如图7所示。小朋友从轨道顶端
由静止开始下滑,沿水平轨道滑动了一段距离后停下
来,则 ( )
A.下滑过程中支持力对小朋友不做功
B.下滑过程中小朋友的重力势能增加
C.整个运动过程中小朋友的机械能守恒
D.在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功
【答案】AD
21.【揭阳学业水平】两个完全相同的小球A、B,在同一高度处以相同大小的初速度v0分别
水平抛出和竖直身上抛出,下列说法正确的是
A.两小球落地时的动量大小相同
B.两小球落地时,重力的瞬时功率相同
C.从开始运动至落地,重力对两小球做功相同
D.从开始运动至落地,重力做功的平均功率相同
【答案】AC
20.【四校联考】质量为m的物体以某一速度从A点冲上倾角为300的斜面,运动的加速度
为g43,这物块在斜面上上升的最大高度为h,则这个过程中:
A.重力势能增加了mgh B.机械能损失了mgh21
图7
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C.动能损失了mgh D.重力势能增加了mgh43
【答案】AB
35.【广雅12月考】如图所示,用恒力F拉着质量为m的物体沿水平面从A移到B的
过程中,下列说法正确的是
A.有摩擦力时比无摩擦力时F做的功多
B.有摩擦力时与无摩擦力时F做功一样多
C.物体加速运动时F做的功比减速运动时F做的功多
D.物体无论是加速、减速还是匀速,力F做的功一样多
【答案】BD
21.【惠州二调】如图所示,一物体从直立轻质弹簧的正上方处下落,然后又被弹圆,若不
计空气阻力,则下列说法中正确的是
A.物体的机械能在任何时刻都跟初始时刻相等
B. 物体跟弹簧组成的系统任意两时刻机械能相等
C.物体在把弹簧压缩到最短时,系统的机械能最小
D.当重力和弹簧的弹力大小相等时,物体的速度最大
【答案】BD
16.【惠州二调】一辆汽车以额定功率行驶,下列说法中正确的是
A.汽车一定做匀加速运动 B.汽车一定做匀速运动
C.汽车的速度越大,牵引力越大 D.汽车的速度越小,牵引力越大
【答案】D
13. 【广州调研】用起重机提升货物,货物上升过程中的v—t图象如下图所示.在t =3s
到t =5s内,重力对货物做的功为W1、绳索拉力对货物做的功
0
v/m·s-1
t/ s
2
2 1 3 4 5
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为W2、货物所受合力做的功为W3,则
A.W1>0 B.W2<0
C.W2>0 D.W3<0
【答案】CD
碰撞和动量
21.【惠州一调】汽车拉着拖车在平直的公路上匀速行驶,突然拖车与汽车脱钩,而汽车的
牵引力不变,各自受的阻力不变,则在拖车停止运动前 ( )
A.汽车和拖车的总动量不变 B.汽车和拖车总动能不变
C.汽车和拖车的总动量增加 D.汽车和拖车的总动能增加
【答案】AD
16.【广雅12月考】如图所示,在水平光滑桌面上有两辆静止的小车A和B,质量之比
mA:mB=3:1.将两车用细线拴在一起,中间有一被压缩的弹簧,烧断细线后至弹簧恢
复原长前的
某一时刻,两辆小车的
A.加速度大小之比aA:aB=1:l
B.速度大小之比如vA:vB=l:3
C.动能之比EkA:EkB=1:1
D.动量大小之比PA:PB=l:3
【答案】B