（鏡像物理）2024年物理高考二輪復習專題碰撞的四類模型高考解密提分突破

2024屆高考

二輪復習專題（全國通用）碰撞的四類模型課標要求11.了解彈性碰撞和非彈性碰撞的特點2.能使用動量和機械能的知識定量分析一維碰撞問題3.能解釋生產(chǎn)生活中的彈性碰撞和非彈性碰撞現(xiàn)象對標高考22023年高考命題分布湖北卷湖南卷山東卷浙江卷6月全國甲卷全國乙卷上海卷遼寧卷T15(18分)—粒子彈性正碰T15(16分)—滑塊-曲面模型T18(16分)—物體正碰+滑塊-木板模型T18(11分)—物體正碰+彈簧滑塊模型T25(20分)—物體彈性正碰T25(20分)—物體彈性正碰T20(16分)—物性正碰T15(17分)—滑塊-木板模型對標高考2命題趨勢31.碰撞問題是歷年高考試題的重點和熱點，它所體現(xiàn)的物理過程、狀態(tài)變化及能量關系，對理解能力、邏輯思維能力及分析推理能力要求比較高。2.高考題命題加重了試題與實際的聯(lián)系，命題導向由單純的解題向解決問題轉變，因而要關注其在生活實際中的應用，學會建構模型、科學推理。3.動量和能量綜合考查是高考命題的熱點，在選擇題和計算題中都可能出現(xiàn)，選擇題中可能考查動量和能量知識的簡單應用，計算題中一般結合豎直面內(nèi)的圓周運動模型、板塊模型或彈簧模型等壓軸考查，難度較大。此類試題區(qū)分度較高，且能很好地考查運動與相互作用觀念、能量觀念動量觀念和科學思維要素?！拔矬w與物體”正碰模型“滑塊—斜(曲)面”碰撞模型“滑塊—彈簧”碰撞模型“滑塊—木板”碰撞模型碰撞的四類模型1234模型一“物體與物體”正碰模型1.碰撞問題遵守的三條原則(1)動量守恒：p1＋p2＝p1′＋p2′。(2)動能不增加：Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′。(3)速度要符合實際情況①碰前兩物體同向運動，若要發(fā)生碰撞，則應有v后＞v前，碰后原來在前的物體速度一定增大，若碰后兩物體同向運動，則應有v前′≥v后′。②碰前兩物體相向運動，碰后兩物體的運動方向不可能都不改變。物體“正碰”類型彈性碰撞形變不能恢復形變能完全恢復形變能部分恢復基礎知識回顧2.彈性碰撞的結論例1“引力彈弓效應”是”指在太空運動的探測器,借助行星的引力來改變自己的速度。如圖所示,設行星運動的速度為u,探測器的初速度大小為v0,探測器在遠離行星后速度大小為v1,探測器和行星沒有發(fā)生直接碰撞,但是在行星的運動方向上,其運動規(guī)律可類比兩個質(zhì)量不同的鋼球在同一條直線上發(fā)生的彈性碰撞。那么下列判斷中正確的是(

)A.v1=2v0-u

B.v1=2v0+uC.v1=v0-2u

D.v1=v0+2uD3.非彈性碰撞的結論4.完全非彈性碰撞的結論模型二

“滑塊—斜(曲)面”碰撞模型v0mM水平地面光滑Q：如圖所示，水平地面光滑，m以初速度v0沖上光滑1/4圓弧槽面M，請同學們試著分析從開始直到最后兩者分離全過程的（1）受力情況

（2）運動情況（3）能量轉化過程提示：

v0較小情況如何？v0較大情況如何？v0mM模型特點：①系統(tǒng)水平方向動量守恒②系統(tǒng)機械能守恒（1）v0較小時，m到最高點時：（2）v0較大時，到M的最高點時:（4）m在M水平端口處和M分離時：

速度結果符合完全非彈性碰撞結果,所以m、M共速（Vmy=0）系統(tǒng)機械能守恒，水平方向動量守恒，m、M水平方向共速(Vmy≠0)

速度結果符合彈性碰撞結果(m速度可能為0，可能反向，可能不反向）（3）v0足夠大，m沖出M后能否回落到M上?可以，水平方向相對靜止系統(tǒng)重力勢能最大，動能損失最多系統(tǒng)重力勢能不變，動能不變例2(2021·江蘇常州市模擬)如圖所示，質(zhì)量為M＝4kg的大滑塊靜置在光滑水平面上，滑塊左側為光滑圓弧，圓弧底端和水平面相切，頂端豎直。一質(zhì)量為m＝1kg的小物塊，被壓縮彈簧彈出后，沖上大滑塊，能從大滑塊頂端滑出，滑出時大滑塊的速度為1m/s。g取10m/s2。求：(1)小物塊被彈簧彈出時的速度；(2)小物塊滑出大滑塊后能達到的最大高度h1；(3)小物塊回到水平面的速度及再次滑上大滑塊后能達到的最大高度h2。答案(1)5m/s方向向右(2)1m(3)3m/s方向向左0.04m模型三

“滑塊—彈簧”碰撞模型Q：如圖所示，水平地面光滑，m1、

m2間連接輕質(zhì)彈簧，彈簧初始原長，給m1初速度v0，請同學們試著分析m1、

m2相互作用過程中的（1）受力情況

（2）運動情況（3）能量轉化過程提示：從開始到第二次恢復原長的過程可以分為幾段？分段標準是什么?模型特點：①系統(tǒng)動量守恒②系統(tǒng)機械能守恒過程分段m1m2原長到壓縮至最短壓縮至最短時壓縮至最短到恢復原長第一次恢復原長時恢復原長到拉伸至最長拉伸至最長時拉至至最長到恢復原長第二次恢復原長

【答案】ABD模型四

“滑塊—木板”碰撞模型Q：如圖所示，水平地面光滑，質(zhì)量為m的子彈以初速度v0射入質(zhì)量為M的木板，子彈與木板間的阻力恒為f，請同學們試著分析整個過程中的（1）受力情況

（2）運動情況（3）能量轉化過程提示：

若子彈未射穿木板情況如何？若子彈射穿木板情況如何？模型特點：①系統(tǒng)動量守恒②系統(tǒng)機械能不守恒

B拓展提升1、(2022·湖南卷·4)1932年，查德威克用未知射線轟擊氫核，發(fā)現(xiàn)這種射線是由質(zhì)量與質(zhì)子大致相等的中性粒子(即中子)組成.如圖，中子以速度v0分別碰撞靜止的氫核和氮核，碰撞后氫核和氮核的速度分別為v1和v2.設碰撞為彈性正碰，不考慮相對論效應，下列說法正確的是A.碰撞后氮核的動量比氫核的小B.碰撞后氮核的動能比氫核的小C.v2大于v1D.v2大于v0

B2、2022(全國乙卷·25改編)如圖(a)，一質(zhì)量為m的物塊A與輕質(zhì)彈簧連接，靜止在足夠長光滑水平面上；物塊B向A運動，t＝0時與彈簧接觸，到t＝2t0時與彈簧分離，碰撞結束，A、B的v－t圖像如圖(b)所示.已知從t＝0到t＝t0時間內(nèi)，物塊A運動的距離為0.36v0t0.碰撞過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi).求：(1)碰撞過程中，彈簧彈性勢能的最大值；(2)碰撞過程中，彈簧壓縮量的最大值.答案(1)0.6mv02(2)0.768v0t0

AC4、(2022·河北卷·13)如圖，光滑水平面上有兩個等高的滑板A和B，質(zhì)量分別為1kg和2kg，A右端和B左端分別放置物塊C、D，物塊質(zhì)量均為1kg，A和C以相同速度v0＝10m/s向右運動，B和D以相同速度kv0向左運動，在某時刻發(fā)生碰撞，作用時間極短，碰撞后C與D粘在一起形成