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1、专题七 碰撞与动量守恒【物理】：专题七碰撞与动量守恒考情精解读考情精解读A.A.考点帮考点帮 知识全通关知识全通关目录CONTENTS考点考点1 1 动量、冲量、动量定理动量、冲量、动量定理考点考点2 2 动量守恒定律动量守恒定律考点考点33碰撞、爆炸及反冲碰撞、爆炸及反冲考点考点4 4 实验：实验：验证动量守恒定律验证动量守恒定律考纲要求考纲要求命题规律命题规律核心素养聚焦核心素养聚焦命题分析预测命题分析预测方法方法11动量定理的理解及应用方法动量定理的理解及应用方法方法方法22动量守恒定律的理解及应用方法动量守恒定律的理解及应用方法方法方法33动量与其他知识的综合应用方法动量与其他知识的综
2、合应用方法B.B.方法帮方法帮 题型全突破题型全突破C.C.考法帮考法帮 素养大提升素养大提升考向考向11理解应用动量和动量定理理解应用动量和动量定理(求解连续流体类问题求解连续流体类问题)考向考向22运用动量守恒定律分析求解问题运用动量守恒定律分析求解问题考向考向33实验实验:验证动量守恒定律验证动量守恒定律物理专题一：质点的直线运动考情精解读考纲要求考纲要求核心考点核心考点命题规律命题规律考向必究考向必究核心素养聚焦核心素养聚焦命题分析预测命题分析预测物理专题一：质点的直线运动动量、动量定理、动量守恒定律及其应用弹性碰撞和非弹性碰撞实验:验证动量守恒定律说明:碰撞与动量守恒只限于一维.考纲
3、要求核心考点核心考点考考题取取样考向必究考向必究1.动量、冲量、动量定理2017全国,T202016全国,T35(2)通过F-t图象考查动量定理(考向1)应用动量定理分析求解喷泉顶玩具问题(考向1)2.动量守恒定律2018全国,T242018全国,T242018全国,T152017全国,T142015全国,T35(2)以汽车碰撞考查应用动量守恒定律及功能关系综合解题的能力(考向2)以烟花爆炸考查动量守恒定律(考向2)以高空坠物考查碰撞问题(考向1)应用动量守恒定律考查火箭点火升空问题(考向2)考查三个物体碰撞的动量守恒问题(考向2)3.碰撞、爆炸及反冲4.实验:验证动量守恒定律2014全国,T
4、35(2)考查验证动量守恒定律实验(考向3)命题规律物理观念1.理解动量、冲量等基本概念.2.掌握动量定理、动量守恒定律.3.运用守恒观念分析问题,体会自然界的和谐与统一.科学思维1.熟练运用动量定理、动量守恒定律求解物理问题.2.建构碰撞模型分析解决问题.3.会用系统思想和守恒思想分析物理问题.科学探究通过实验探究动量定理、动量守恒定律及碰撞的特点.核心素养聚焦2017年考试大纲将选修3-5模块改为必考内容,凸显本专题在高考中的重要位置.未来命题主要考查动量定理、动量守恒定律的典型应用,特别是与能量相结合,联系生活实际的综合问题,应予以高度关注.命题分析预测A.考点帮知识全通关考点考点1 1
5、 动量、冲量、动量定理动量、冲量、动量定理考点考点2 2 动量守恒定律动量守恒定律考点考点33碰撞、爆炸及反冲碰撞、爆炸及反冲考点考点4 4 实验：实验：验证动量守恒定律验证动量守恒定律物理专题七碰撞与动量守恒1.对动量、冲量概念的理解(1)动量和冲量的比较考点1动量、冲量、动量定理动量量冲量冲量定定义物体的质量和速度的乘积.力与力的作用时间的乘积.公式及公式及单位位公式:p=mv单位:kgm/s公式:I=Ft单位:Ns方向性方向性矢量,方向与速度方向相同.矢量,方向与力的方向相同.说明明瞬时量,描述物体的运动状态;具有相对性,一般以地面为参考系.过程量,表示力在一段时间内的积累效果;冲量的大
6、小与物体是否运动无关.(2)动量、动能、动量变化量的比较物理专题七碰撞与动量守恒动量量动能能动量量变化量化量定定义物体的质量和速度的乘积.物体由于运动而具有的能量.物体末动量与初动量的矢量差.定定义式式p=mvp=p-p标矢矢性性矢量标量矢量特点特点状态量状态量过程量关关联方程方程联系系对于给定的物体,若动能发生变化,则动量一定发生变化;若动量发生变化,则动能不一定发生变化.动量和动能都是相对量,都与参考系的选取有关,通常选取地面为参考系.(3)冲量和功的区别物理专题七碰撞与动量守恒冲量冲量功功公式公式I=FtW=Fs标矢矢性性矢量标量意意义力对时间的积累,在F-t图象中可以用面积表示.力对位
7、移的积累,在F-x图象中可以用面积表示.正正负正负表示与正方向相同或相反.正负表示动力做功或阻力做功.作用作用效果效果改变物体的动量.改变物体的动能.2.动量定理的理解及应用(1)动量定理和动能定理的比较物理专题七碰撞与动量守恒类别动量定理量定理动能定理能定理公式公式F合(t-t)=mv-mv标矢性矢性矢量式标量式因因果果关关系系因合外力的冲量.合外力做的功(总功).果动量的变化.动能的变化.相同点相同点公式中的力都是指物体所受的合外力.动量定理和动能定理都注重初末状态,而不注重过程,因此都可以用来求变力作用的结果(变力的冲量或变力做的功).研究对象可以是一个物体,也可以是一个系统;研究过程可
8、以是整个过程,也可以是某一段过程.物理专题七碰撞与动量守恒1.内容如果一个系统不受外力,或者所受的外力的矢量和为零,这个系统的总动量保持不变.2.适用条件(1)理想守恒:系统不受外力或所受外力的合力为零.(2)近似守恒:系统所受外力远小于内力,如碰撞、爆炸,外力可以忽略不计.(3)分方向守恒:系统在某一方向上不受外力或所受外力的合力为零,或外力远小于内力,则该方向动量守恒.考点2动量守恒定律3.几种常见的表述及表达式(1)p=p,即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)p=p-p=0,即系统总动量的变化量为0.(3)p1=-p2,即两个物体组成的孤立系统中,一个物体动量的变化
9、量与另一个物体动量的变化量大小相等、方向相反.物理专题七碰撞与动量守恒4.四大特性(1)矢量性:表达式中涉及的物理量都是矢量,首先需要选取正方向,然后分清各物体初、末动量的正负.(2)瞬时性:动量是状态量,动量守恒指系统每一时刻对应的总动量都和初始时刻的总动量相等.(3)同一性:速度的大小跟参考系的选取有关,应用动量守恒定律时,各物体的速度必须是相对同一参考系的速度.一般选地面为参考系.(4)普适性:它不仅适用于两个物体组成的系统,也适用于多个物体组成的系统;不仅适用于宏观物体组成的系统,也适用于微观粒子组成的系统.物理专题七碰撞与动量守恒5.比较动量守恒的条件和机械能守恒的条件(1)两者守恒
10、的条件不同:系统动量守恒的条件是系统不受外力或所受外力的矢量和为零;机械能守恒的条件是系统只有重力或弹力做功,重力或弹力以外的其他力(不管是内力还是外力)不做功,或其他力做功,但做功的代数和为零.(2)系统动量守恒时,机械能不一定守恒,因为动量守恒的系统中可能有重力或弹力以外的其他力做功.(3)系统机械能守恒时,动量不一定守恒,如在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体,其机械能是守恒的,但物体动量的方向时刻在变化,动量不守恒.物理专题七碰撞与动量守恒考点3碰撞、爆炸及反冲1.碰撞特特点点时间过程持程持续时间即相互作用即相互作用时间极短极短.作用力在相互作用的过程中,相互作用力先是急剧增大,然后再急
11、剧减小,平均作用力很大.动量守恒条件系统的内力远远大于外力,所以,系统即使所受外力之和不为零,外力也可以忽略,系统的总动量守恒.位移碰撞过程是在一瞬间发生的,时间极短,所以,在物体发生碰撞的瞬间,可忽略物体的位移,可以认为物体在碰撞前后仍在同一位置.能量在碰撞过程中,一般伴随着机械能的损失,碰撞后系统的总动能要小于或等于碰撞前系统的总动能,即Ek1+Ek2Ek1+Ek2.考点3碰撞、爆炸及反冲分分类按能按能量是量是否守否守恒分恒分类弹性碰撞性碰撞.动量守恒量守恒,机械能守机械能守恒恒.非弹性碰撞.动量守恒,机械能有损失.完全非弹性碰撞.动量守恒,机械能损失最大.按碰撞前后速度是否共线分类对心碰
12、撞(正碰).碰撞前后速度共线.非对心碰撞(斜碰).碰撞前后速度不共线.2.爆炸物理专题七碰撞与动量守恒概概念念一个物体由于内力的巨大作用而分一个物体由于内力的巨大作用而分为两个或两个或两个以上物体的两个以上物体的过程叫做爆炸程叫做爆炸.特特点点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受到的外力,所以在爆炸过程中,认为系统的动量守恒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.位置不变爆炸的时间极短,因而在作用过程中,物体的位移很小,一般可忽略不计,可以认为爆炸后物体仍然从作用前的位置以新的动量开始运动.3.反冲物理专
13、题七碰撞与动量守恒概概念念根据根据动量守恒定律量守恒定律,如果一个静止的物体在内力如果一个静止的物体在内力的作用下分裂的作用下分裂为为两个部分两个部分,一部分向某个方向运一部分向某个方向运动动,另一部分必然向相反的方向运另一部分必然向相反的方向运动动.这这个个现现象叫象叫做反冲做反冲.反反冲冲原原理理反冲运动的基本原理仍然是动量守恒定律.当系统所受的外力之和为零或外力远远小于内力时,系统的总动量守恒.这时,如果系统的一部分获得了某一方向的动量,系统的剩余部分就会在这一方向的相反方向上获得同样大小的动量.应用用利:农田、园林的喷灌装置,反击式水轮机,喷气式飞机,火箭等;害:开枪或开炮时反冲运动对
14、射击准确性的影响等.考点4实验：验证动量守恒定律1.理解实验原理如图所示,质量为m1和m2的两个小球(可视为质点)发生正碰,若碰前m1运动,m2静止,根据动量守恒定律应有m1v1=m1v1+m2v2.因小球从斜槽上滚下后做平抛运动,由平抛运动知识可知,只要小球下落的高度相同,在落地前运动物理专题七碰撞与动量守恒物理专题七碰撞与动量守恒(3)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放;(4)入射小球质量应大于被碰小球(靶球)的质量;(5)实验过程中实验桌、斜槽、记录用的白纸的位置要始终保持不变;(6)应进行多次碰撞,落点取平均位置,以减小偶然误差.3.实验方法拓展(1)用气垫导轨和光电计时器探究
15、碰撞中的不变量,如图甲所示.图甲物理专题七碰撞与动量守恒物理专题七碰撞与动量守恒物理专题七碰撞与动量守恒图丙特别提醒1.在方法(1)中,注意将气垫导轨调节水平.2.在方法(2)中,做摆球碰撞时,注意将碰撞控制为一维对心碰撞(用双线摆代替单线摆效果会更好).3.在方法(3)中,利用打点计时器测量小车碰撞前后的速度.使用打点计时器时应先通电,再释放小车,并注意摩擦力对实验的影响.另外,可以在斜面上做实验,利用重力的分力抵消摩擦力的影响.物理专题七碰撞与动量守恒B.方法帮题型全突破方法方法11动量定理的理解及应用方法动量定理的理解及应用方法方法方法22动量守恒定律的理解及应用方法动量守恒定律的理解及
16、应用方法方法方法33动量与其他知识的综合应用方法动量与其他知识的综合应用方法物理专题七碰撞与动量守恒方法1动量定理的理解及应用方法方法1动量定理的理解及应用方法(2)应用p=Ft求恒力作用下的曲线运动中物体动量的变化.曲线运动中物体速度的方向时刻在改变,求动量变化量p=p-p时需要应用矢量运算的方法,比较复杂,如果作用力是恒力,可以求恒力的冲量,等效替代动量的变化量.3.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,不必分析研究对象的内力;(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,根据动量定理列方程求解.题型 1对动量、冲量及动量定理的理解示例12018年2月10日,平昌冬奥会短道速滑女子3000米接力预赛中,中国队以4分05秒315的成绩创造了新的冬奥会纪录.观察发现,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出.在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向
