高考物理易错题解题方法大全:碰撞与动量守恒 下载本文

例82:把一支枪水平固定在小车上,小车放在光滑的水平地面上,枪发射出子弹时,关于枪、子弹、车的下列说法正确的是( )

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.只有忽略不计子弹和枪筒之间的摩擦,枪、车和子弹组成的系统的动量才近似守恒 D.枪、子弹、车组成的系统动量守恒

【错解分析】错解:C。学生选择改选项的理由是改选项的描述比较详细,因此根据感觉是它。

产生这样错误的原因是对动量守恒的条件没有弄清楚,内力和外力没有进行认真地区分。

【解题指导】判断系统是否动量守恒时,一定要抓住守恒条件,即系统不受外力或者所受合外力为0。

【答案】本题的正确选项为D。

本题C选项中所提到的子弹和枪筒之间的摩擦是系统的内力,在考虑枪、子弹、车组成的系统时,这个因素是不用考虑的。根据受力分析,可知该系统所受合外力为0,符合动量守恒的条件,故选D。

练习82、木块a和b用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,a紧靠在墙壁上,在b上施加向左的水平力使弹簧压缩,如图1所示,当撤去外力后,下列说法中正确的是( )

A.a尚未离开墙壁前,a和b系统的动量守恒

B.a尚未离开墙壁前,a与b系统的动量不守恒 C.a离开墙后,a、b系统动量守恒 D.a离开墙后,a、b系统动量不守恒

例83:如图所示,位于光滑水平桌面上的小滑块A和B都可视作质点,质量相等。B与轻质弹簧相连。设B静止,A以某一初速度向B运动并与弹簧发生碰撞。在整个碰撞过程中,弹簧具有的最大弹性势能等于( )

A. A的初动能

B. A的初动能的1/2

B A C. A的初动能的1/3 D. A的初动能的1/4

【错解分析】错解:根据能量守恒,当小滑块的动能全部转化为弹簧的弹性势能的时候,弹簧具有最大弹性势能,因此选A。

产生错误的原因是学生没有进行认真的过程分析,没有弄清楚两个物体的运动情况,简单地根据感觉下结论。

【解题指导】处理带有弹簧的碰撞问题,认真分析运动的变化过程是关键,面对弹簧问题,一定要注重细节的分析,采取“慢镜头”的手段。

【答案】本题的正确选项为B。 解决这样的问题,最好的方法就是能够将两个物体作用的过程细化。具体分析如右图,开始A物体向B运动,

AB如右上图;接着,A与弹簧接触,稍有作用,弹簧即有形

a2a1变,分别对A、B物体产生如右中图的作用力,对A的作

v2v1用力的效果就是产生一个使A减速的加速度,对B的作

AB用力的效果则是产生一个使B加速的加速度。如此,A

a’2在减速,B在加速,一起向右运动,但是在开始的时候,a’1A的速度依然比B的大,所以相同时间内,A走的位移依v’2v’1然比B大,故两者之间的距离依然在减小,弹簧不断压AB缩,弹簧产生的作用力越来越大,对A的加速作用和对B

的加速作用而逐渐变大,于是,A的速度不断减小,B的速度不断增大,直到某个瞬间两个物体的速度一样,如右下图。过了这个瞬间,由于弹簧的压缩状态没有发生任何变化,所以对两个物体的作用力以及力的效果也没有变,所以A要继续减速,B要继续加速,这就会使得B的速度变的比A大,于是A、B物体之间的距离开始变大。因此,两个物体之间的距离最小的时候,也就是弹簧压缩量最大的时候,也就是弹性势能最大的时候,也就是系统机械能损失最大的时候,就是两个物体速度相同的时候。

根据动量守恒有mv?2mv',根据能量守恒有解的EP? 11mv2??2mv'2?EP,以上两式联列求221mv2,可见弹簧具有的最大弹性势能等于滑块A原来动能的一半,B正确。 2

练习83、如图所示,在光滑的水平面上放着质量不相等,大小相同的两个物块,开始物体乙静止,在乙上系有一个轻质弹簧。物块甲以速度v向乙运动。甲与轻质弹簧接触后连在一起,继续在水平面上运动。在运动过程中( ) A.当两者速度相同的瞬间,弹簧一定压缩量最大 B.当两者速度相同的瞬间,弹簧可能伸长最大

乙 甲 C.当一物块静止的瞬间,另一物块的速度一定为v D.系统的机械能守恒,动量也守恒

例84:小型迫击炮在总质量为1000kg的船上发射,炮弹的质量为2kg.若炮弹飞离炮口时相对于地面的速度为600m/s,且速度跟水平面成45°角,求发射炮弹后小船后退的速度?

【错解分析】错解:根据动量守恒,系统初始总动量为0,则0=mv1'+(M-m)v2',带入数据,解得v2'=1.2m/s。

产生上述错误的原因有两个方面,一方面是对动量的矢量性认识不足;二是没有弄清楚本题只是单方向上符合动量守恒的条件。

【解题指导】取炮弹和小船组成的系统为研究对象,在发射炮弹的过程中,炮弹和炮身(炮和船视为固定在一起)的作用力为内力.系统受到的外力有炮弹和船的重力、水对船的浮力.在船静止的情况下,重力和浮力相等,但在发射炮弹时,浮力要大于重力.因此,在垂直方向上,系统所受到的合外力不为零,但在水平方向上系统不受外力(不计水的阻力),故在该方向上动量守恒.

【答案】发射炮弹前,总质量为1000kg的船静止,则总动量Mv=0.

发射炮弹后,炮弹在水平方向的动量为mv1'cos45°,船后退的动量为(M-m)v2'. 据动量守恒定律有

0=mv1'cos45°+(M-m)v2'.

取炮弹的水平速度方向为正方向,代入已知数据解得

练习84、如图所示,在光滑的水平面上放着一个上部为半圆形光滑槽的木块,开始时木块是静止的,把一个小球放到槽边从静止开始释放,关于两个物体的运动情况,下列说法正确的是

A.当小球到达最低点时,木块有最大速率 B.当小球的速率为零时,木块有最大速率

C.当小球再次上升到最高点时,木块的速率为最大 D.当小球再次上升到最高点时,木块的速率为零

例85:两块厚度相同的木块A和B,并列紧靠着放在光滑的水平面上,其质量分别为mA=2.0kg,mB=0.90kg.它们的下底面光滑,上表面粗糙.另有质量mC=0.10kg的铅块C(其长度可略去不计)以vC=10m/s的速度恰好水平地滑到A的上表面(见图),由于摩擦,铅块最后停在本块B上,测得B、C的共同速度为v=0.50m/s,求:木块A的速度和铅块C离开A时的速度.

【错解分析】错解:设C离开A时的速度为vC,此时A的速度为vA,对于C刚要滑上A和C刚离开A这两个瞬间,由动量守恒定律知

mCvC=mAvA+mCv'C (1)

以后,物体C离开A,与B发生相互作用.因此,可改选C与B为研究对象,对于C刚滑上B和C、B相对静止时的这两个瞬间,由动量守恒定律知

mCv'C=(mB+mC)v (2)

由(l)式和(2)式 得木块A的速度

vA=0.25m/s

所以铅块C离开A时的速度

v'C=5m/s

产生上述错误的原因在于系统对象的选择不正确。C滑上A时,由于B与A紧靠在一起,将推动B一起运动。所以,此时的系统应该包括三个物体,而不是上面解题过程中认为的两个物体。归根起来,产生上述错误还在于学生对于系统特征的不理解,系统强调内部构成物体的相互作用性,而这种相互作用并不是表面上的接触,而是内在的相互之间力的作用。

【解题指导】正确解决本题的关键就是将不同过程的研究对象弄清楚。C滑上A时,由于B与A紧靠在一起,将推动B一起运动.取C与A、B这一系统为研究对象,水平方向不受外力,动量守恒.滑上后,C在A的摩擦力作用下作匀减速运动,(A+B)在C的摩擦力作用下作匀加速运动.待C滑出A后,C继续减速,B在C的摩擦力作用下继续作加速运动,于是A与B分离,直至C最后停于B上.

【答案】设C离开A时的速度为vC,此时A、B的共同速度为vA,对于C刚要滑上A和C刚离开A这两个瞬间,由动量守恒定律知

mCvC=(mA+mB)vA+mCv'C (1)

以后,物体C离开A,与B发生相互作用.从此时起,物体A不再加速,物体B将继续加速一段时间,于是B与A分离.当C相对静止于物体B上时,C与B的速度分别由v'C和vA变化到共同速度v.因此,可改选C与B为研究对象,对于C刚滑上B和C、B相对静止时的这两个瞬间,由动量守恒定律知

mCv'C+mBvA=(mB+mC)v (2)

由(l)式得 mCv'C=mCvC-(mA+mB)vA

代入(2)式 mCv'C-(mA+mC)vA+mBvA=(mB+mC)v. 得木块A的速度

所以铅块C离开A时的速度

练习85、如图所示,在光滑的水平面上有一质量为25kg的小车B,上面放一个质量为15kg的物体,物体与车间的滑动摩擦系数为0.2。另有一辆质量为20kg的小车A以3m/s的速度向前运动。A与B相碰后连在一起,物体一直在B车上滑动。求: