新高考物理三轮冲刺专项训练压轴题04 用动量和能量的观点解题（原卷版）.doc

压轴题04用动量和能量的观点解题

1.本专题是动量和能量观点的典型题型，包括应用动量定理、动量守恒定律，系统能量守恒定律解决实际问题问题。高考中既可以在选择题中命题，更会在计算题中命题。2024年高考对于动量和能量的考查仍然是热点。

2.通过本专题的复习，不仅利于完善学生的知识体系，也有利于培养学生的物理核心素养。

3.用到的相关知识有:动量定理、动量守恒定律、系统机械能守恒定律、能量守恒定律等。近几年的高考命题中一直都是以压轴题的形式存在，重点考查类型为弹性碰撞，完全非弹性碰撞，爆炸问题等。

考向一：动量定理处理多过程问题

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．

考向二：动量守恒定律弹性碰撞问题

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′2①

eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)m1v′eq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)m2v′eq\o\al(2,2)②

由①②得v′1＝eq\f(?m1－m2?v1,m1＋m2)v′2＝eq\f(2m1v1,m1＋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m1m2时，v′10，v′20，碰撞后两球都向前运动。

③当m1m2时，v′10，v′20，碰撞后质量小的球被反弹回来。

考向三：动量守恒定律完全非弹性碰撞问题

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。

m1v1＝m1v1＋m2v2m1v1＝（m1＋m2）v共①

eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)＝eq\f(1,2)（m1＋m2）v共2＋E损②

根据能量守恒，E损一般有三个去向，转化为能能，转化为弹性势能，转化为重力势能。

考向四：动量守恒定律反冲、爆炸问题

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m1eq\x\to(v)1＝－m2eq\x\to(v)2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。

01动量定理处理多过程问题

1.一高空作业的工人重为600N，系一条长为L＝5m的安全带，若工人不慎跌落时安全带的缓冲时间t＝1s，则安全带受的平均冲力是多少？(g取10m/s2)

02动量定理处理流体问题

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