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

2、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

3、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

4、．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.(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

5、)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]　(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

6、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

7、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

8、．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