专题七 碰撞与动量守恒备考篇【考情探究】课标解读考情分析备考指导考点内容动量、动量定理1.理解冲量和动量2.通过理论推导和实验,理解动量定理,能用动量定理解释生产、生活中的有关现象1.动量和动量守恒定律是高考的重点和热点内容,试题以选择题、实验题和综合性的计算题出现,计算题常与牛顿运动定律、电磁感应等知识综合考查2.常见的考查形式(1)动量定理在流体中的应用(2)在碰撞、反冲等问题中,综合应用动量守恒、动量定理和牛顿运动定律3.对学科核心素养的考查主要体现在运动和相互作用观念、能量观念、模型建构、科学推理和社会责任等1.学生在学习完动量部分后形成了完整的解决物体运动的相关方法,加深了对物质世界的认识和理解2.要理解掌握动量、动量定理和动量守恒的基本规律3.针对常见的碰撞、反冲和爆炸等模型要熟练掌握4.动量和能量、牛顿运动定律、电磁场的诸多知识都能够相互融合,形成复杂的多过程,交叉知识的问题,可以作为高考大题,注意知识之间的衔接动量守恒定律及其应用1.通过理论推导和实验,理解动量守恒定律,能用动量守恒定律解释生产生活中的有关现象2.知道动量守恒定律的普适性动量和能量的综合1.能用牛顿运动定律、动量守恒定律、能量守恒定律思考物理问题2.体会用守恒定律分析物理问题的方法,体会自然界的和谐统一【真题探秘】,命题立意本题考查了动量守恒定律、能量守恒定律和牛顿第二定律的综合应用。体现了模型建构;科学推理的素养要求。研究在斜面上两个物体多次碰撞的问题,旨在考查学生对于碰撞概念的理解。多次碰撞规律的探究,对于临界问题的处理,要求考生具有较强的推理和综合分析能力,本题涉及的规律多、综合性强,是较难的题目。解题指导注意物体的运动过程虽然复杂,但是每次碰撞过程仍然是一动碰一静的典型模型,容易上手,针对多次碰撞的问题,本题使用了一般性的探究方法,多次计算寻找规律,耐心细心的计算。计算运动的最高点,利用能量的观点解题,省略了中间复杂的碰撞过程,只计算初末状态,应用了能量守恒解题的简洁性。拓展延伸针对多问大题,前面往往比较简单,第一问,课本典型的模型,与后续问题往往具有联系;第二问的多次碰撞,重复多次计算第一问的过程,多次碰撞的问题往往具有重复性和规律性,利用规律计算,归纳总结出最后结论;第三问第四问,考查了临界的问题对特殊点位置的考查。[教师专用题组]1.真题多维细目表真题涉分考点题型设题情境学科素养动量和动量定理动量守恒定律及其应用动量与能量综合应用2020课标Ⅰ,146动量定理单选汽车碰撞模型建构、科学推理2020课标Ⅱ,216动量定理多选冰上运动运动观念、科学推理2020课标Ⅲ,156碰撞单选追及碰撞运动与相互作用观念、科学推理2019课标Ⅰ,166动量定理单选“长征九号”模型建构、科学推理2018课标Ⅰ,146动量单选高铁列车启动运动观念、科学推理2018课标Ⅱ,156动量定理单选高空坠物(鸡蛋)运动与相互作用观念、科,学推理2017课标Ⅲ,206动量和动量定理多选F-t图像模型建构、科学推理2016课标Ⅰ,35(2)10动量定理计算喷泉顶玩具模型建构、科学推理、科学论证2019北京理综,24(3)7动量定理证明雨滴简化为圆盘模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新2017课标Ⅰ,146反冲单选模型火箭点火升空模型建构、科学推理2018课标Ⅱ,2412碰撞计算运动与相互作用观念、模型建构、科学推理2019课标Ⅲ,2520弹簧系统模型计算运动与相互作用观念、能量观念、科学推理、科学论证2018课标Ⅰ,2412爆炸计算烟花弹爆炸运动与相互作用观念、能量观念、模型建构、科学推理2016课标Ⅱ,35(2)10碰撞计算运动与相互作用观念、能量观念、模型建构、科学推理2016课标Ⅲ,35(2)10碰撞计算运动与相互作用观念、能量观念、模型建构、科学推理2.命题规律与趋势(1)动量定理与动量守恒定律的应用。动量定理的考查一般结合实际生活命题,有时也结合图像命题;动量守恒定律一般结合现代科技命题。(2)动量守恒与能量守恒的综合应用主要是以碰撞作为载体,考查了考生的分析综合能力和应用数学处理物理问题的能力。(3)对学科核心素养的考查主要体现在物理观念中物质观念、运动与相互作用观念、能量观念的要素和科学思维中模型建构、科学推理的要素。3.备考方法与策略(1)掌握隔离法、整体法和用守恒定律分析物理问题的方法。(2)理解动量、冲量和动量定理,能用动量定理解释生产生活中的有关现象。(3)定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。(4)运用动量守恒定律、能量守恒定律解决碰撞、爆炸、反冲、“子弹打木块”模型、“弹簧系,统”模型、“滑块—木板”模型、“人船”模型等问题。(5)理解验证动量守恒定律的实验原理,灵活处理多种实验方案。基础篇【基础集训】考点一 动量、动量定理1.(2020山东肥城模拟,9)(多选)如图所示,质量相等的小球A、B由轻质弹簧连接,A球上端用细线悬挂于天花板。现烧断细线,两小球从静止开始下落,至弹簧第一次恢复原长过程中(B球未触地),不计空气阻力,重力加速度为g,下列说法正确的是( )A.细线烧断瞬间,A球的加速度为g,B球的加速度为零B.整个过程中,弹簧对A、B球的冲量大小相等C.弹簧第一次恢复原长时,A球动量大于B球动量D.整个过程中,A、B球的重力做功相等答案 BC 2.(2020山东聊城模拟,6)如图所示,ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆,a、b、c、d位于同一圆周上,a点为圆周的最高点,d点为最低点。每根杆上都套着一个完全相同的小滑环(图中未画出),三个滑环分别从a、b、c点无初速释放,下列关于它们下滑到d的过程,正确的是( )A.沿cd细杆下滑的滑环用时最长,B.重力对各环的冲量中a的最小C.弹力对各环的冲量中c的最大D.合力对各环的冲量大小相等答案 C 考点二 动量守恒定律及其应用1.(2020山东肥城模拟,12)(多选)如图所示,完全相同的甲、乙两辆拖车,质量均为m,在水平恒力F作用下,以速度v沿平直路面匀速前进。某时刻甲、乙两拖车之间的挂钩脱钩,而牵引力F保持不变(将脱钩瞬间记为t=0时刻),则下列说法正确的是( )A.甲、乙两车组成的系统在0~时间内的动量守恒B.甲、乙两车组成的系统在~时间内的动量守恒C.时刻甲车动能的大小为mv2D.0~时间内系统产生的内能为2mv2答案 AD 2.(多选)如图所示,在水平光滑地面上有A、B两个木块,A、B之间用一轻弹簧连接。A靠在墙壁上,用力F向左推B使两木块之间的弹簧压缩并处于静止状态。若突然撤去力F,则下列说法中正确的是( )A.木块A离开墙壁前,A、B和弹簧组成的系统动量守恒,机械能也守恒B.木块A离开墙壁前,A、B和弹簧组成的系统动量不守恒,但机械能守恒C.木块A离开墙壁后,A、B和弹簧组成的系统动量守恒,机械能也守恒D.木块A离开墙壁后,A、B和弹簧组成的系统动量不守恒,但机械能守恒,答案 BC 考点三 动量和能量的综合 (2020山东青岛二模,11)(多选)如图,小滑块以初动能Ek0从粗糙斜面底端A点冲上斜面,经过时间t滑块运动至最高点B,之后沿原路返回,C为AB的中点,下列说法正确的是( )A.滑块上冲至C点时的动能等于Ek0B.滑块经过到达C点C.滑块上冲过程中重力的冲量小于返回过程中重力的冲量D.滑块上冲过程中克服重力做的功等于返回过程中重力做的功 答案 ACD 综合篇【综合集训】拓展一 关于碰撞问题的研究1.(2020山东肥城模拟,8)(多选)如图甲所示,一轻弹簧的两端与质量分别为m1和m2的两物块A、B相连,并静止在光滑的水平地面上,现使A以3m/s的速度向B运动压缩弹簧,速度图像如图乙,则有( )A.在t1时刻两物块达到共同速度1m/s,且此时弹簧处于伸长状态B.在t3时刻两物块达到共同速度1m/s,且此时弹簧处于压缩状态C.两物体的质量之比为m1∶m2=1∶2,D.在t2时刻A与B的动能之比为Ek1∶Ek2=1∶8答案 CD 2.(2020山东嘉祥第一中学高三一模,9)(多选)如图(a)所示,在粗糙的水平地面上有两个大小相同但材质不同的甲、乙物块。t=0时刻,甲物块以速度v0=4m/s向右运动,经一段时间后与静止的乙物块发生正碰,碰撞前后两物块运动的v-t图像如图(b)中实线所示,其中甲物块碰撞前后的图线平行,已知甲物块质量为5kg,乙物块质量为4kg,则( )A.此碰撞过程为弹性碰撞B.碰后瞬间乙物块速度为2.5m/sC.碰后乙物块移动的距离为3.75mD.碰后甲、乙两物块所受摩擦力之比为6∶5答案 BC 拓展二 子弹打木块模型的处理 (2020山东临沂一模,8)四个水球可以挡住一颗子弹!如图所示,是央视《国家地理》频道的实验示意图,直径相同(约30cm)的4个装满水的薄皮气球水平固定排列,子弹射入水球中并沿水平线做匀变速直线运动,恰好能穿出第4个水球,气球薄皮对子弹的阻力忽略不计。以下判断正确的是 ( )A.子弹在每个水球中的速度变化相同B.每个水球对子弹做的功不同C.每个水球对子弹的冲量相同D.子弹穿出第3个水球的瞬时速度与全程的平均速度相等 答案 D 拓展三 爆炸与反冲问题的研究 (2020山东淄博高三一模,7)2020年新型冠状病毒主要传播方式为飞沫传播,打喷嚏可以将飞,沫喷到十米之外。有关专家研究得出打喷嚏时气流喷出的速度可达40m/s,假设打一次喷嚏大约喷出50mL的空气,用时约0.02s。已知空气的密度为1.3kg/m3,估算打一次喷嚏人受到的平均反冲力为( ) A.13N B.0.13NC.0.68N D.2.6N 答案 B [教师专用题组]【综合集训】 1.(多选)如图所示,一物体分别沿三个倾角不同的光滑斜面由静止开始从顶端下滑到底端C、D、E处,三个过程中重力的冲量分别为I1、I2、I3,动量变化量的大小分别为Δp1、Δp2、Δp3,则( )A.三个过程中,合力的冲量相同,动量变化量相等B.三个过程中,合力做的功相等,动能变化量相等C.I1<i2<i3,δp1=δp2=δp3d.i1<i2<i3,δp1<δp2<δp3答案 bc="">,可得m1</i2<i3,δp1=δp2=δp3d.i1<i2<i3,δp1<δp2<δp3答案>
