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时间:2018-06-11
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1、高考物理重点难点10动量守恒条件及应用作为物理学三大定律之一的动量守恒定律,以其在知识体系中的重要性及在实际应用中的广泛性,一直处于高考命题考查的重点和热点.历年不少考生由于对守恒条件把握不准、研究对象选取不明确屡屡失误,从而使其成为了高考的一个突出难点.●难点磁场1.(★★★★)把一支枪水平固定在小车上,小车放在光滑水平地面上,枪发射一颗子弹时,关于枪、子弹、车,下列说法中正确的是A.枪和子弹组成的系统,动量守恒B.枪和车组成的系统,动量守恒C.三者组成的系统,因为子弹和枪筒之间的摩擦力很小,使系统的动量变化很小,可以忽略不计,故系统动量守恒D.三者组成系统,动量守恒,因为系统
2、只受重力和地面支持力这两个力的作用,这两个外力的合力为零2.(★★★★)气球下系一条绳,总共质量为M,有一质量为m的人攀在气球下面,人和气球共同静止于空中,这时人距地面的高度为H,若使人安全滑到地面,绳子的长度至少为________.(不计空气阻力,人可视为质点)图10-13.(★★★★)如图示,光滑水平面上停放一个木箱和小车,木箱质量为m,小车和人总质量为M,M∶m=4∶1,人以速率v沿水平方向将木箱推出,木箱被挡板以原速反弹回来以后,人接住木箱再以同样大小的速度v第二次推出木箱,木箱又被原速反弹……,问人最多能推几次木箱?●案例探究图10-2[例1](★★★★)如图10-2所示
3、,AB为一光滑水平横杆,杆上套一质量为M的小圆环,环上系一长为L质量不计的细绳,绳的另一端拴一质量为m的小球,现将绳拉直,且与AB平行,由静止释放小球,则当线绳与AB成θ角时,圆环移动的距离是多少?命题意图:以动量守恒定律等知识为依托,考查动量守恒条件的理解与灵活运用能力.B级要求.错解分析:(1)对动量守恒条件理解不深刻,对系统水平方向动量守恒感到怀疑,无法列出守恒方程.(2)找不出圆环与小球位移之和(L-Lcosθ).解题方法与技巧:虽然小球、细绳及圆环在运动过程中合外力不为零(杆的支持力与两圆环及小球的重力之和不相等)系统动量不守恒,但是系统在水平方向不受外力,因而水平动量守
4、恒.设细绳与AB成θ角时小球的水平速度为v,圆环的水平速度为V,则由水平动量守恒有:MV=mv且在任意时刻或位置V与v均满足这一关系,加之时间相同,公式中的V和v可分别用其水平位移替代,则上式可写为:Md=m[(L-Lcosθ)-d]解得圆环移动的距离:d=mL(1-cosθ)/(M+m)图10-3[例2](★★★★)(1995年全国高考)如图10-3所示,一排人站在沿x轴的水平轨道旁,原点O两侧的人的序号都记为n(n=1,2,3……).每人只有一个沙袋,x>0一侧的每个沙袋质量为m=14kg,x<0一侧的每个沙袋质量为m′=10kg.一质量为M=48kg的小车以某初速度从原点出发
5、向正x方向滑行.不计轨道阻力.当车每经过一人身旁时,此人就把沙袋以水平速度v朝与车速相反的方向沿车面扔到车上,u的大小等于扔此袋之前的瞬间车速大小的2n倍(n是此人的序号数).(1)空车出发后,车上堆积了几个沙袋时车就反向滑行?(2)车上最终有大小沙袋共多少个?命题意图:以动量守恒定律及碰撞等知识为载体,创设人扔沙袋的物理情境,考查选取研究对象的能力,分析能力,推理归纳能力以及临界条件的挖掘能力.B级要求.解题方法与技巧:解法一:虚设法依题意,空车出发后,车上堆积了几个沙袋时就反向滑行,说明车的速度由向右变为向左,于是我们可虚设一个中间状态:v=0,设抛第n个沙袋前车的速度为vn-
6、1,则抛第n个沙袋的速度为2nvn-1,抛后小车速度为零,由动量守恒可得:[M+(n-1)m]vn-1-2nmvn-1=0解得:n=34/14,因沙袋必须是整数,所以空车出发后堆积三个沙袋车就反向滑行.再设向x负方向运行时虚设一中间状态v=0,设抛n个m′沙袋后车速为零,则由动量守恒定律得:[M+3m+(n-1)m′]vn-1-2nm′vn-1=0解得:n=8,故车上最终有大小沙袋11个.本题的难点是选取研究对象并寻找反向的条件.车反向的条件是由速度大于零变到速度小于零,而在本题解的过程中,用"虚设法"虚设了临界状态速度等于零,抓住这一临界状态并合理选取研究对象[把车和(n-1)个
7、扔到车上的沙袋及第n个要扔到车上的沙袋作为一个系统]是正确解答该类运动方向发生变化问题的关键.本题也可不设速度为零的临界状态,而用V(n-1)>0和vn<0讨论分析.解法二:(1)小车在x轴正方向时,令第n个沙袋扔到车上后的车速为vn,则根据动量守恒定律,有:[M+(n-1)m]vn-1-2nmvn-1=(M+nm)vn所以vn=vn-1小车反向运动的条件是vn-1>0,vn<0所以M-nm>0.M-(n+1)m<0所以n<>所以n=3.(2)车朝负x方向滑行的过程中
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