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高考物理一轮复习讲义专题9.2 动量守恒定律及应用（2份打包，原卷版+解析版）
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这是一份高考物理一轮复习讲义专题9.2 动量守恒定律及应用（2份打包，原卷版+解析版），文件包含高考物理一轮复习讲义专题92动量守恒定律及应用原卷版doc、高考物理一轮复习讲义专题92动量守恒定律及应用解析版doc等2份试卷配套教学资源，其中试卷共54页， 欢迎下载使用。
1.物理观念：碰撞、反冲。
（1）理解碰撞、反冲的定义及物理意义。
（2）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。
2.科学思维：动量守恒定律、人船模型、“木块—滑块”模型、“子弹打木块”模型、“含弹簧”模型。
（1）.理解系统动量守恒的条件、会应用动量守恒定律解决基本问题、会分析、解决动量守恒定律的临界问题。
（2）会用动量守恒观点分析反冲运动、人船模型、“子弹打木块”、“滑块—木板”模型的有关问题。
3.科学态度与责任：现代航天技术与反冲。
体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然界的和谐与统一。
【讲考点题型】
【知识点一】动量守恒定律的理解和基本应用
动量守恒定律的五个特性
题型1 动量守恒条件的理解
【例1】（2022·湖北武汉·模拟预测）2022年2月5日，由任子威、武大靖、曲春雨、范可新和张雨婷组成的中国队获得短道速滑混合团体2000米接力比赛冠军，这是中国代表团在北京冬奥会上夺得的首枚金牌。短道速滑的接力与田径比赛的接力不同，运动员只需要在到达接力地点的时候推送下一个队友出发就是完成了接力。决赛中，“接棒”的任子威在“交棒”的曲春雨前面滑行，当追上时，曲春雨猛推任子威一把，使任子威获得更大的速度向前滑行，如图所示。在曲春雨用力推任子威的过程中，不计冰面阻力和空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．任子威的速度增加量大于曲春雨的速度减少量
B．任子威的动量增加量等于曲春雨的动量减少量
C．任子威的动量变化一定比曲春雨的动量变化快
D．任子威受到推力的冲量大于曲春雨受到推力的冲量
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念、科学思维。要求考生能正确理解并区分动量守恒定律和机械能守恒的应用的条件。
【变式训练1】（2022·福建·莆田二中模拟预测）如图所示，质量为m的半径为R的光滑圆弧形凹槽静止在光滑水平面上，质量也为m的小钢球从槽的顶端A处由静止释放，在小球下滑到底端B的过程中，则（ ）
A．小球和凹槽组成的系统动量守恒B．小球与凹槽、地球组成的系统机械能守恒
C．小球对地的运动位移为RD．小球所受合力的瞬时功率一直增大
【必备知识】动量守恒的条件
（1）系统不受外力或所受外力之和为零时，系统的动量守恒。
（2）系统所受外力之和不为零，但当内力远大于外力时系统动量近似守恒。
（3）系统所受外力之和不为零，但在某个方向上所受合外力为零或不受外力，或外力可以忽略，则在这个方向上，系统动量守恒。
题型2 动量守恒定律的基本应用
【例2】（2022·江苏省昆山中学模拟预测）某小组做验证动量守恒定律实验时，在气垫导轨上放置P、Q两滑块。碰撞前Q静止，P匀速向Q运动并发生碰撞，利用频闪照相的方法连续4次拍摄得到频闪照片如图所示，在这4次闪光的过程中，P、Q两滑块均在0~80cm范围内，且第1次闪光时，P恰好位于x=10cm处。相邻两次闪光的时间间隔为T，P、Q两滑块的碰撞时间及闪光持续时间均可忽略不计，则P、Q两滑块的质量之比为（ ）
A．1：1B．1：2C．1：3D．1：4
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【变式训练2】（多选）（2022·山东枣庄·二模）足够大的光滑水平面上，一根不可伸长的细绳一端连接着质量为 SKIPIF 1 < 0 的物块 SKIPIF 1 < 0 ，另一端连接质量为 SKIPIF 1 < 0 的木板 SKIPIF 1 < 0 ，绳子开始是松弛的。质量为 SKIPIF 1 < 0 的物块 SKIPIF 1 < 0 放在长木板 SKIPIF 1 < 0 的右端， SKIPIF 1 < 0 与木板 SKIPIF 1 < 0 间的滑动摩擦力的大小等于最大静摩擦力大小。现在给物块 SKIPIF 1 < 0 水平向左的瞬时初速度 SKIPIF 1 < 0 ，物块 SKIPIF 1 < 0 立即在长木板上运动。已知绳子绷紧前， SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 已经达到共同速度；绳子绷紧后， SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 总是具有相同的速度；物块 SKIPIF 1 < 0 始终未从长木板 SKIPIF 1 < 0 上滑落．下列说法正确的是（ ）
A．绳子绷紧前， SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 达到的共同速度大小为 SKIPIF 1 < 0
B．绳子刚绷紧后的瞬间， SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 的速度大小均为 SKIPIF 1 < 0
C．绳子刚绷紧后的瞬间， SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 的速度大小均为 SKIPIF 1 < 0
D．最终 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 三者将以大小为 SKIPIF 1 < 0 的共同速度一直运动下去
【技巧方法】应用动量守恒定律的解题步骤
（1）明确研究对象，确定系统的组成（系统包括哪几个物体及研究的过程）。
（2）进行受力分析，判断系统动量是否守恒（或某一方向上是否守恒）。
（3）规定正方向，确定初、末状态动量。
（4）由动量守恒定律列出方程。
（5）代入数据，求出结果，必要时讨论说明。
．
【知识点二】碰撞问题
1．碰撞现象三规律
2．弹性碰撞的结论
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′2
eq \f(1,2)m1veq \\al(2,1)＝eq \f(1,2)m1v′eq \\al(2,1)＋eq \f(1,2)m2v′eq \\al(2,2)
解得v′1＝eq \f(m1－m2v1,m1＋m2)，v′2＝eq \f(2m1v1,m1＋m2)
结论：（1）当m1＝m2时，v′1＝0，v′2＝v1（质量相等，速度交换）；
（2）当m1>m2时，v′1>0，v′2>0，且v′2>v′1（大碰小，一起跑）；
（3）当m10（小碰大，要反弹）；
（4）当m1≫m2时，v′1＝v1，v′2＝2v1（极大碰极小，大不变，小加倍）；
（5）当m1≪m2时，v′1＝－v1，v′2＝0（极小碰极大，小等速率反弹，大不变）。
题型一 碰撞的可能性分析
【例3】（多选）（2022·安徽省临泉第一中学高三开学考试）如图所示，质量分别为2m、m的乙、丙两个小球并排放置在光滑的水平面上，质量为m的小球甲以速度 SKIPIF 1 < 0 （沿乙、丙的连线方向）向乙球运动，三个小球之间的碰撞均为弹性碰撞，下列说法正确的是（ ）
A．当三个小球间的碰撞都结束之后，乙处于静止状态
B．当三个小球间的碰撞都结束之后，三个小球的总动量之和为 SKIPIF 1 < 0
C．乙、丙在发生碰撞的过程中，丙对乙做的功为 SKIPIF 1 < 0
D．甲、乙在发生碰撞的过程中，乙对甲的冲量的大小为 SKIPIF 1 < 0
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念、科学思维。
【变式训练3】（多选）（2022·云南省玉溪第三中学高三开学考试）如图所示，在光滑水平面上，甲、乙、丙三个半径相同的匀质小球处在同一直线上，开始时小球甲，丙静止，小球乙以向右的速度v先与小球丙发生弹性碰撞，之后又与小球甲碰撞一次，已知小球甲、乙的质量为m，丙的质量为3m，则小球甲的最终速度大小可能为（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0 C． SKIPIF 1 < 0 D． SKIPIF 1 < 0
【必备知识】碰撞遵守的原则
（1）动量守恒。
（2）机械能不增加，即碰撞结束后总动能不增加，表达式为Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′或eq \f(peq \\al(2,1),2m1)＋eq \f(peq \\al(2,2),2m2)≥eq \f(p1′2,2m1)＋eq \f(p2′2,2m2)。
（3）速度要合理
①碰前若同向运动，原来在前的物体速度一定增大，且v前≥v后。
②两物体相向运动，碰后两物体的运动方向肯定有一个改变或速度均为零。
题型二 碰撞规律的应用
【例4】（2022·新疆·叶城县第二中学高三期末）如图所示，竖直平面内光滑的斜面与粗糙的水平桌面平滑连接，滑块B静止在斜面底端。现将滑块A从斜面顶端无初速度释放，A与B碰撞后结合为一个整体，并沿桌面滑动。已知斜面高 SKIPIF 1 < 0 ，与水平面之间的夹角为 SKIPIF 1 < 0 ，A和B的质量相同，A和B整体与桌面之间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 。滑块A、B可视为质点，取 SKIPIF 1 < 0 。求：
（1）A在斜面上运动的时间t；
（2）碰撞后瞬间A和B整体的速度大小v；
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。要求考生正确运用能量、动量的规律列方程解决物理问题。
【变式训练4】（2022·北京八十中模拟预测）如图所示，半径 SKIPIF 1 < 0 的竖直半圆形光滑轨道 SKIPIF 1 < 0 与水平面 SKIPIF 1 < 0 相切， SKIPIF 1 < 0 距离 SKIPIF 1 < 0 质量 SKIPIF 1 < 0 的小滑块1放在半圆形轨道末端的 SKIPIF 1 < 0 点，另一质量也为 SKIPIF 1 < 0 的小滑块2，从 SKIPIF 1 < 0 点以 SKIPIF 1 < 0 的初速度在水平面上滑行，两滑块相碰，碰撞时间极短，碰后两滑块粘在一起滑上半圆形轨道。已知滑块2与水平面之间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，取重力加速度 SKIPIF 1 < 0 ，两滑块均可视为质点。求：
（1）碰前 SKIPIF 1 < 0 的速度大小 SKIPIF 1 < 0 ；
（2）两滑块在碰撞过程中损失的机械能 SKIPIF 1 < 0 ；
（3）在 SKIPIF 1 < 0 点轨道对两滑块的作用力 SKIPIF 1 < 0 。
【必备知识】碰撞问题解题三策略
（1）抓住碰撞的特点和不同种类碰撞满足的条件，列出相应方程求解。
（2）可熟记一些公式，例如“一动一静”模型中，两物体发生弹性正碰后的速度满足：
v′1＝eq \f(m1－m2,m1＋m2)v1 v′2＝eq \f(2m1,m1＋m2)v1
（3）熟记弹性正碰的一些结论，例如，当两球质量相等时，两球碰撞后交换速度。当m1≫m2，且v2＝0时，碰后质量大的速率不变，质量小的速率为2v1。当m1≪m2，且v2＝0时，碰后质量小的球原速率反弹。
【知识点三】动量守恒定律的临界问题
【例5】（2022·全国·高考真题）如图（a），一质量为m的物块A与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上：物块B向A运动， SKIPIF 1 < 0 时与弹簧接触，到 SKIPIF 1 < 0 时与弹簧分离，第一次碰撞结束，A、B的 SKIPIF 1 < 0 图像如图（b）所示。已知从 SKIPIF 1 < 0 到 SKIPIF 1 < 0 时间内，物块A运动的距离为 SKIPIF 1 < 0 。A、B分离后，A滑上粗糙斜面，然后滑下，与一直在水平面上运动的B再次碰撞，之后A再次滑上斜面，达到的最高点与前一次相同。斜面倾角为 SKIPIF 1 < 0 ，与水平面光滑连接。碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内。求
（1）第一次碰撞过程中，弹簧弹性势能的最大值；
（2）第一次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值；
（3）物块A与斜面间的动摩擦因数。
【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【变式训练5】（2022·河南开封·高三期末）如图所示，光滑水平面上有质量为m、长为R的长木板紧靠在半径为R的光滑四分之一圆弧体左侧，圆弧体固定，长木板上表面和圆弧最低点的切线重合，质量为m的物块（可视为质点）以初速度 SKIPIF 1 < 0 （g为重力加速度）从左端滑上长木板，并刚滑到圆弧面的最高点，求：
（1）物块与长木板间的动摩擦因数；
（2）物块从圆弧体上返回到长木板后，相对长木板滑行的距离。
【归类总结】1．当小物块到达最高点时，两物体速度相同．
2．弹簧最短或最长时，两物体速度相同，此时弹簧弹性势能最大．
3．两物体刚好不相撞，两物体速度相同．
4．滑块恰好不滑出长木板，滑块滑到长木板末端时与长木板速度相同．
【知识点四】爆炸、反冲问题
模型一 爆炸问题
【例6】（2022·全国·高三开学考试）如图所示，一质量为m1=0.2kg的“T”形杆P竖直放在地面上，有一质量为m2=0.3kg的金属圆环Q套在“T”形杆P的直杆上很难分离。某工程师设计了一个方法成功将金属环Q与“T”形杆P分开，该工程师在“T”形杆P与金属圆环Q间装上适量的火药，火药爆炸瞬间化学能中的部分能量转化为系统的机械能E，已知 SKIPIF 1 < 0 ，金属圆环Q与“T”形杆P的直杆间滑动摩擦力大小恒为 SKIPIF 1 < 0 ，不计空气阻力。重力加速度大小g取 SKIPIF 1 < 0 。
（1）求火药爆炸瞬间“T”形杆P和金属圆环Q的速度大小；
（2）求点燃火药爆炸瞬间“T”形杆P和金属圆环Q的加速度大小。
（3）若要求金属环Q与“T”形杆P分开，则直杆长度的最大值是多少？
【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【变式训练6】（2022·天津·模拟预测）在一次投掷手榴弹的演习中，某个士兵在战壕里将一颗质量 SKIPIF 1 < 0 的手榴弹从水平地面朝目标方向斜向上抛出，当手榴弹上升到最大高度 SKIPIF 1 < 0 时速度为10m/s，且恰好爆炸成前后两块弹片，其中质量 SKIPIF 1 < 0 的一块弹片在爆炸后做自由落体运动。已知手榴弹内部火药的质量 SKIPIF 1 < 0 ，且爆炸瞬间火药充分燃烧，重力加速度g取 SKIPIF 1 < 0 ，火药爆炸后生成气体的动量不计，空气阻力不计，求：
（1）士兵投掷手榴弹的初速度 SKIPIF 1 < 0 ；
（2）爆炸中火药燃烧对两弹片做的功W及两块弹片落地点间的距离 SKIPIF 1 < 0 。
【必备知识】爆炸现象的三个规律
模型二 反冲问题
【例7】（2022·内蒙古呼伦贝尔·模拟预测）一装有柴油的船静止于水面上，船后舱进水，堵住漏洞后用一水泵把后舱中的水抽往前舱，如图所示。不计水的阻力，在抽水过程中船的运动情况是（ ）
A．向前运动B．向后运动C．静止D．无法判断
【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【变式训练7】（多选）（2022·贵州贵阳·模拟预测）一位士兵坐在皮划艇上用自动步枪沿水平方向连续射出2发子弹。此过程反冲力对枪的冲量大小为 SKIPIF 1 < 0 ，每发子弹离开枪口时的动量大小均为 SKIPIF 1 < 0 ，射出第一、二发子弹后，皮划艇的动量大小分别为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 。射击前皮划艇是静止的，不考虑一切阻力。下列关系式成立的是（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0 C． SKIPIF 1 < 0 D． SKIPIF 1 < 0
【必备知识】对反冲运动的三点说明
【知识点五】动量守恒定律应用之常见模型
模型一 子弹打木块模型
1．模型图示
2．模型特点
（1）子弹水平打进木块的过程中，系统的动量守恒．
（2）系统的机械能有损失．
3．两种情景
（1）子弹嵌入木块中，两者速度相等，机械能损失最多（完全非弹性碰撞）．
动量守恒：mv0＝（m＋M）v
能量守恒：Q＝Ff·s＝eq \f(1,2)mv02－eq \f(1,2)（M＋m）v2
（2）子弹穿透木块．
动量守恒：mv0＝mv1＋Mv2
能量守恒：Q＝Ff·d＝eq \f(1,2)mv02－（eq \f(1,2)Mv22＋eq \f(1,2)mv12）
【例8】（2022·湖南·常德市一中模拟预测）如图，水平传送带AB长l＝8.3m，质量为M＝1kg的木块随传送带一起以v1＝2m/s的速度向左匀速运动（传送带的传送速度恒定），木块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5。当木块运动到最左端A点时，一颗质量为m＝20g的子弹以v0＝300m/s水平向右的速度正对射入木块并穿出，穿出速度v＝50m/s，以后每隔1s就有一颗子弹射向木块，设子弹射穿木块的时间极短，且每次射入点各不相同。求：
（1）第一颗子弹刚射穿木块时，木块的速度大小；
（2）在被第二颗子弹击中前，木块向右运动离A点的最大距离；
（3）木块在传送带上最多能被多少颗子弹击中？
（4）从第一颗子弹射中木块到木块最终离开传送带的过程中，子弹、木块和传送带这一系统所产生的热是多少？
【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念与科学思维。
【变式训练8】（2022·全国·高三课时练习）（多选）如图所示，光滑水平面上分别放着两块质量、形状相同的硬木和软木，两颗完全相同的子弹均以相同的初速度分别打进两种木头中，最终均留在木头内，已知软木对子弹的摩擦力较小，以下判断正确的是（ ）
A．子弹与硬木摩擦产生的内能较多
B．两个系统产生的内能一样多
C．子弹在软木中打入深度较大
D．子弹在硬木中打入深度较大
模型二 “滑块—木板”碰撞模型
【例9】（2022·河北·高考真题）如图，光滑水平面上有两个等高的滑板A和B，质量分别为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ，A右端和B左端分别放置物块C、D，物块质量均为 SKIPIF 1 < 0 ，A和C以相同速度 SKIPIF 1 < 0 向右运动，B和D以相同速度 SKIPIF 1 < 0 向左运动，在某时刻发生碰撞，作用时间极短，碰撞后C与D粘在一起形成一个新滑块，A与B粘在一起形成一个新滑板，物块与滑板之间的动摩擦因数均为 SKIPIF 1 < 0 。重力加速度大小取 SKIPIF 1 < 0 。
（1）若 SKIPIF 1 < 0 ，求碰撞后瞬间新物块和新滑板各自速度的大小和方向；
（2）若 SKIPIF 1 < 0 ，从碰撞后到新滑块与新滑板相对静止时，求两者相对位移的大小。
【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念与科学思维。
【变式训练9】（2022·安徽·模拟预测）如图1所示，用不可伸长轻绳将质量为mA= 2.0kg的物块A悬挂在O点，轻绳长度为l = 0.8m。初始时，轻绳处于水平拉直状态，现将物块A由静止释放，当A下摆至最低点时，恰好与静止在水平面上的长木板B发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。长木板B的质量为mB= 2.0kg，长木板B的左端放置有可视为质点的小物块C，小物块C的速度随时间变化图像如图2所示，小物块C的质量为mC= 1.0kg，在运动过程中，小物块C未从长木板B上掉落。重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力的影响。求：
（1）碰撞前瞬间轻绳拉力的大小；
（2）小物块C与长木板B间的动摩擦因数μ以及长木板B与地面间的动摩擦因数μ0；
（3）长木板B至少多长。
模型三 “滑块—弹簧”碰撞模型
【例10】（2022·辽宁·鞍山一中模拟预测）如图所示，光滑轨道abcd固定在竖直平面内，ab水平，bcd为半圆，圆弧轨道的半径R=0.32m，在b处与ab相切。在直轨道ab上放着质量分别为 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 的物块A、B（均可视为质点），用轻质细绳将A、B连接在一起，且A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧（未被拴接）。轨道左侧的光滑水平地面上停着一质量为M、长 SKIPIF 1 < 0 的小车，小车上表面与ab等高。现将细绳剪断，之后A向左滑上小车，恰好未从小车左端掉下。B向右滑动且恰好能冲到圆弧轨道的最高点d处。物块A与小车之间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）物块B运动到圆弧轨道的最低点b时对轨道的压力大小；
（2）细绳剪断之前弹簧的弹性势能；
（3）小车的质量M。
【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念与科学思维。
【变式训练10】（2022·辽宁·东北育才学校模拟预测）如图所示，质量为m的物块A通过原长为L的轻质弹簧与静止在地面上的质量也为m的物块B相连，A、B都处于静止状态时，弹簧的压缩量为 SKIPIF 1 < 0 。现在A上轻放一物块C，当A、C向下运动到最低点时，弹簧的压缩量为 SKIPIF 1 < 0 。已知重力加速度为g，不计空气阻力，弹簧始终在弹性限度内，弹簧的弹性势能可表示为 SKIPIF 1 < 0 （k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量）。
（1）求C的质量；
（2）若C从A正上方某一高度处由静止释放，C与A相碰后，立即与A粘在一起向下运动，为使B能离开地面，求C释放的最小高度。
模型四 “人—船”模型
【例11】（2022·福建龙岩·模拟预测）如图所示，一个质量为m1=50kg的人爬在一只大气球下方，气球下面有一根长绳。气球和长绳的总质量为m2=20kg，长绳的下端刚好和水平面接触。当静止时人离地面的高度为h=7m。如果这个人开始沿绳向下滑，当他滑到绳下端时，他离地面高度是（可以把人看作质点）（ ）
A．0B．2mC．5mD．7m
【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念与科学思维。
【变式训练11】（2022·全国·模拟预测）如图所示，质量为m=2kg的小环穿在足够长的光滑直杆上，并通过L=0.5m的轻绳连接一质量为M=3kg的小球。假设把这一装置固定在空间站中，并给小环和小球提供方向相反、大小分别为v1=3m/s、v2=2m/s的初速度，则当小球摆到轻绳与直杆平行的位置时，小环的位移为（ ）
A．0.3mB．0.2mC．0.5mD．0.1m
【总结提炼】反冲运动中的“人—船”模型
1.特点：（1）两个物体；（2）动量守恒；（3）总动量为零。
2.方程：m1v1－m2v2＝0（v1、v2为速度大小）
3.结论：m1x1＝m2x2（x1、x2为位移大小）
【知识点五】力学三大观点的综合应用
1．解动力学问题的三个基本观点
（1）力的观点：运用牛顿运动定律结合运动学知识解题，可处理匀变速运动问题。
（2）能量观点：用动能定理和能量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题。
（3）动量观点：用动量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题。
但综合题的解法并非孤立的，而应综合利用上述三种观点的多个规律，才能顺利求解。
2．力学规律的选用原则
（1）如果要列出各物理量在某一时刻的关系式，可用牛顿第二定律。
（2）研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时，一般用动量定理（涉及时间的问题）或动能定理（涉及位移的问题）去解决问题。
（3）若研究的对象为一物体系统，且它们之间有相互作用，一般用两个守恒定律去解决问题，但需注意所研究的问题是否满足守恒的条件。
（4）在涉及相对位移问题时则优先考虑能量守恒定律，利用系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量，即转变为系统内能的量。
（5）在涉及碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时，需注意到这些过程一般均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转换。这种问题由于作用时间都极短，因此动量守恒定律一般能派上大用场。
【例12】（2022·山东·高考真题）如图所示，“L”型平板B静置在地面上，小物块A处于平板B上的 SKIPIF 1 < 0 点， SKIPIF 1 < 0 点左侧粗糙，右侧光滑。用不可伸长的轻绳将质量为M的小球悬挂在 SKIPIF 1 < 0 点正上方的O点，轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放，下摆至最低点与小物块A发生碰撞，碰后小球速度方向与碰前方向相同，开始做简谐运动（要求摆角小于 SKIPIF 1 < 0 ），A以速度 SKIPIF 1 < 0 沿平板滑动直至与B右侧挡板发生弹性碰撞。一段时间后，A返回到O点的正下方时，相对于地面的速度减为零，此时小球恰好第一次上升到最高点。已知A的质量 SKIPIF 1 < 0 ，B的质量 SKIPIF 1 < 0 ，A与B的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，B与地面间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，取重力加速度 SKIPIF 1 < 0 。整个过程中A始终在B上，所有碰撞时间忽略不计，不计空气阻力，求：
（1）A与B的挡板碰撞后，二者的速度大小 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 ；
（2）B光滑部分的长度d；
（3）运动过程中A对B的摩擦力所做的功 SKIPIF 1 < 0 ；
（4）实现上述运动过程， SKIPIF 1 < 0 的取值范围（结果用 SKIPIF 1 < 0 表示）。
【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念与科学思维。
【变式训练12】（2022·云南省玉溪第一中学高三开学考试）如图所示，长度 SKIPIF 1 < 0 的轻绳上端固定在O点，下端拴接一个质量 SKIPIF 1 < 0 的小球，轻绳伸直时小球与水平台面AB右端接触且恰好无压力，质量 SKIPIF 1 < 0 的长木板紧靠水平台面AB放在水平地面上，其上表面水平且与水平台面AB等高，长木板上表面足够长。质量 SKIPIF 1 < 0 的小物块在水平台面AB上以大小 SKIPIF 1 < 0 的初速度向右运动，经过距离 SKIPIF 1 < 0 后与小球发生碰撞，随后小球恰好可以在竖直平面内做完整的圆周运动且不再与小物块发生碰撞，小物块滑上长木板。已知小物块与小球均可看作质点，小物块与水平台面AB间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，小物块与长木板间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，长木板与水平地面间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，取重力加速度大小 SKIPIF 1 < 0 。求：
（1）碰撞后瞬间轻绳对小球拉力的大小；
（2）小物块刚滑上长木板时的速度大小；
（3）小物块在长木板上相对于长木板滑行的时间。
【方法总结】选择力学三大观点的一般原则
矢量性
动量守恒定律的表达式为矢量方程，解题应选取统一的正方向
相对性
各物体的速度必须是相对同一参考系的速度（一般是相对于地面）
同时性
动量是一个瞬时量，表达式中的p1、p2、…必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量，p′1、p′2、…必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量
系统性
研究的对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统
普适性
动量守恒定律不仅适用于低速宏观物体组成的系统，还适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统
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，系统的总动量守恒
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，因而作用过程中，物体产生的位移很小，一般可忽略不计，可以认为爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动
作用原理
反冲运动是系统内物体之间的作用力和反作用力产生的效果
动量守恒
反冲运动中系统不受外力或内力远大于外力，所以反冲运动遵循动量守恒定律
机械能增加
反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总机械能增加
模型图示
模型特点
（1）若子弹未射穿木块或滑块未从木板上滑下，当两者速度相等时木块或木板的速度最大，两者的相对位移（子弹为射入木块的深度）取得极值（完全非弹性碰撞拓展模型）
（2）系统的动量守恒，但机械能不守恒，摩擦力与两者相对位移的乘积等于系统减少的机械能
（3）根据能量守恒，系统损失的动能ΔEk＝eq \f(M,m＋M)Ek0，可以看出，子弹（或滑块）的质量越小，木块（或木板）的质量越大，动能损失越多
（4）该类问题既可以从动量、能量角度求解，相当于非弹性碰撞拓展模型，也可以从力和运动的角度借助图示求解
模型图示
模型特点
（1）两个或两个以上的物体与弹簧相互作用的过程中，若系统所受外力的矢量和为零，则系统动量守恒
（2）在能量方面，由于弹簧形变会使弹性势能发生变化，系统的总动能将发生变化；若系统所受的外力和除弹簧弹力以外的内力不做功，系统机械能守恒
（3）弹簧处于最长（最短）状态时两物体速度相等，弹性势能最大，系统动能通常最小（完全非弹性碰撞拓展模型）
（4）弹簧恢复原长时，弹性势能为零，系统动能最大（完全弹性碰撞拓展模型，相当于碰撞结束时）
1.物理观念：碰撞、反冲。
（1）理解碰撞、反冲的定义及物理意义。
（2）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。
2.科学思维：动量守恒定律、人船模型、“木块—滑块”模型、“子弹打木块”模型、“含弹簧”模型。
（1）.理解系统动量守恒的条件、会应用动量守恒定律解决基本问题、会分析、解决动量守恒定律的临界问题。
（2）会用动量守恒观点分析反冲运动、人船模型、“子弹打木块”、“滑块—木板”模型的有关问题。
3.科学态度与责任：现代航天技术与反冲。
体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然界的和谐与统一。
【讲考点题型】
【知识点一】动量守恒定律的理解和基本应用
动量守恒定律的五个特性
题型1 动量守恒条件的理解
【例1】（2022·湖北武汉·模拟预测）2022年2月5日，由任子威、武大靖、曲春雨、范可新和张雨婷组成的中国队获得短道速滑混合团体2000米接力比赛冠军，这是中国代表团在北京冬奥会上夺得的首枚金牌。短道速滑的接力与田径比赛的接力不同，运动员只需要在到达接力地点的时候推送下一个队友出发就是完成了接力。决赛中，“接棒”的任子威在“交棒”的曲春雨前面滑行，当追上时，曲春雨猛推任子威一把，使任子威获得更大的速度向前滑行，如图所示。在曲春雨用力推任子威的过程中，不计冰面阻力和空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．任子威的速度增加量大于曲春雨的速度减少量
B．任子威的动量增加量等于曲春雨的动量减少量
C．任子威的动量变化一定比曲春雨的动量变化快
D．任子威受到推力的冲量大于曲春雨受到推力的冲量
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念、科学思维。要求考生能正确理解并区分动量守恒定律和机械能守恒的应用的条件。
【变式训练1】（2022·福建·莆田二中模拟预测）如图所示，质量为m的半径为R的光滑圆弧形凹槽静止在光滑水平面上，质量也为m的小钢球从槽的顶端A处由静止释放，在小球下滑到底端B的过程中，则（ ）
A．小球和凹槽组成的系统动量守恒B．小球与凹槽、地球组成的系统机械能守恒
C．小球对地的运动位移为RD．小球所受合力的瞬时功率一直增大
【必备知识】动量守恒的条件
（1）系统不受外力或所受外力之和为零时，系统的动量守恒。
（2）系统所受外力之和不为零，但当内力远大于外力时系统动量近似守恒。
（3）系统所受外力之和不为零，但在某个方向上所受合外力为零或不受外力，或外力可以忽略，则在这个方向上，系统动量守恒。
题型2 动量守恒定律的基本应用
【例2】（2022·江苏省昆山中学模拟预测）某小组做验证动量守恒定律实验时，在气垫导轨上放置P、Q两滑块。碰撞前Q静止，P匀速向Q运动并发生碰撞，利用频闪照相的方法连续4次拍摄得到频闪照片如图所示，在这4次闪光的过程中，P、Q两滑块均在0~80cm范围内，且第1次闪光时，P恰好位于x=10cm处。相邻两次闪光的时间间隔为T，P、Q两滑块的碰撞时间及闪光持续时间均可忽略不计，则P、Q两滑块的质量之比为（ ）
A．1：1B．1：2C．1：3D．1：4
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【变式训练2】（多选）（2022·山东枣庄·二模）足够大的光滑水平面上，一根不可伸长的细绳一端连接着质量为 SKIPIF 1 < 0 的物块 SKIPIF 1 < 0 ，另一端连接质量为 SKIPIF 1 < 0 的木板 SKIPIF 1 < 0 ，绳子开始是松弛的。质量为 SKIPIF 1 < 0 的物块 SKIPIF 1 < 0 放在长木板 SKIPIF 1 < 0 的右端， SKIPIF 1 < 0 与木板 SKIPIF 1 < 0 间的滑动摩擦力的大小等于最大静摩擦力大小。现在给物块 SKIPIF 1 < 0 水平向左的瞬时初速度 SKIPIF 1 < 0 ，物块 SKIPIF 1 < 0 立即在长木板上运动。已知绳子绷紧前， SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 已经达到共同速度；绳子绷紧后， SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 总是具有相同的速度；物块 SKIPIF 1 < 0 始终未从长木板 SKIPIF 1 < 0 上滑落．下列说法正确的是（ ）
A．绳子绷紧前， SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 达到的共同速度大小为 SKIPIF 1 < 0
B．绳子刚绷紧后的瞬间， SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 的速度大小均为 SKIPIF 1 < 0
C．绳子刚绷紧后的瞬间， SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 的速度大小均为 SKIPIF 1 < 0
D．最终 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 三者将以大小为 SKIPIF 1 < 0 的共同速度一直运动下去
【技巧方法】应用动量守恒定律的解题步骤
（1）明确研究对象，确定系统的组成（系统包括哪几个物体及研究的过程）。
（2）进行受力分析，判断系统动量是否守恒（或某一方向上是否守恒）。
（3）规定正方向，确定初、末状态动量。
（4）由动量守恒定律列出方程。
（5）代入数据，求出结果，必要时讨论说明。
．
【知识点二】碰撞问题
1．碰撞现象三规律
2．弹性碰撞的结论
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′2
eq \f(1,2)m1veq \\al(2,1)＝eq \f(1,2)m1v′eq \\al(2,1)＋eq \f(1,2)m2v′eq \\al(2,2)
解得v′1＝eq \f(m1－m2v1,m1＋m2)，v′2＝eq \f(2m1v1,m1＋m2)
结论：（1）当m1＝m2时，v′1＝0，v′2＝v1（质量相等，速度交换）；
（2）当m1>m2时，v′1>0，v′2>0，且v′2>v′1（大碰小，一起跑）；
（3）当m1
（4）当m1≫m2时，v′1＝v1，v′2＝2v1（极大碰极小，大不变，小加倍）；
（5）当m1≪m2时，v′1＝－v1，v′2＝0（极小碰极大，小等速率反弹，大不变）。
题型一 碰撞的可能性分析
【例3】（多选）（2022·安徽省临泉第一中学高三开学考试）如图所示，质量分别为2m、m的乙、丙两个小球并排放置在光滑的水平面上，质量为m的小球甲以速度 SKIPIF 1 < 0 （沿乙、丙的连线方向）向乙球运动，三个小球之间的碰撞均为弹性碰撞，下列说法正确的是（ ）
A．当三个小球间的碰撞都结束之后，乙处于静止状态
B．当三个小球间的碰撞都结束之后，三个小球的总动量之和为 SKIPIF 1 < 0
C．乙、丙在发生碰撞的过程中，丙对乙做的功为 SKIPIF 1 < 0
D．甲、乙在发生碰撞的过程中，乙对甲的冲量的大小为 SKIPIF 1 < 0
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念、科学思维。
【变式训练3】（多选）（2022·云南省玉溪第三中学高三开学考试）如图所示，在光滑水平面上，甲、乙、丙三个半径相同的匀质小球处在同一直线上，开始时小球甲，丙静止，小球乙以向右的速度v先与小球丙发生弹性碰撞，之后又与小球甲碰撞一次，已知小球甲、乙的质量为m，丙的质量为3m，则小球甲的最终速度大小可能为（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0 C． SKIPIF 1 < 0 D． SKIPIF 1 < 0
【必备知识】碰撞遵守的原则
（1）动量守恒。
（2）机械能不增加，即碰撞结束后总动能不增加，表达式为Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′或eq \f(peq \\al(2,1),2m1)＋eq \f(peq \\al(2,2),2m2)≥eq \f(p1′2,2m1)＋eq \f(p2′2,2m2)。
（3）速度要合理
①碰前若同向运动，原来在前的物体速度一定增大，且v前≥v后。
②两物体相向运动，碰后两物体的运动方向肯定有一个改变或速度均为零。
题型二 碰撞规律的应用
【例4】（2022·新疆·叶城县第二中学高三期末）如图所示，竖直平面内光滑的斜面与粗糙的水平桌面平滑连接，滑块B静止在斜面底端。现将滑块A从斜面顶端无初速度释放，A与B碰撞后结合为一个整体，并沿桌面滑动。已知斜面高 SKIPIF 1 < 0 ，与水平面之间的夹角为 SKIPIF 1 < 0 ，A和B的质量相同，A和B整体与桌面之间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 。滑块A、B可视为质点，取 SKIPIF 1 < 0 。求：
（1）A在斜面上运动的时间t；
（2）碰撞后瞬间A和B整体的速度大小v；
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。要求考生正确运用能量、动量的规律列方程解决物理问题。
【变式训练4】（2022·北京八十中模拟预测）如图所示，半径 SKIPIF 1 < 0 的竖直半圆形光滑轨道 SKIPIF 1 < 0 与水平面 SKIPIF 1 < 0 相切， SKIPIF 1 < 0 距离 SKIPIF 1 < 0 质量 SKIPIF 1 < 0 的小滑块1放在半圆形轨道末端的 SKIPIF 1 < 0 点，另一质量也为 SKIPIF 1 < 0 的小滑块2，从 SKIPIF 1 < 0 点以 SKIPIF 1 < 0 的初速度在水平面上滑行，两滑块相碰，碰撞时间极短，碰后两滑块粘在一起滑上半圆形轨道。已知滑块2与水平面之间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，取重力加速度 SKIPIF 1 < 0 ，两滑块均可视为质点。求：
（1）碰前 SKIPIF 1 < 0 的速度大小 SKIPIF 1 < 0 ；
（2）两滑块在碰撞过程中损失的机械能 SKIPIF 1 < 0 ；
（3）在 SKIPIF 1 < 0 点轨道对两滑块的作用力 SKIPIF 1 < 0 。
【必备知识】碰撞问题解题三策略
（1）抓住碰撞的特点和不同种类碰撞满足的条件，列出相应方程求解。
（2）可熟记一些公式，例如“一动一静”模型中，两物体发生弹性正碰后的速度满足：
v′1＝eq \f(m1－m2,m1＋m2)v1 v′2＝eq \f(2m1,m1＋m2)v1
（3）熟记弹性正碰的一些结论，例如，当两球质量相等时，两球碰撞后交换速度。当m1≫m2，且v2＝0时，碰后质量大的速率不变，质量小的速率为2v1。当m1≪m2，且v2＝0时，碰后质量小的球原速率反弹。
【知识点三】动量守恒定律的临界问题
【例5】（2022·全国·高考真题）如图（a），一质量为m的物块A与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上：物块B向A运动， SKIPIF 1 < 0 时与弹簧接触，到 SKIPIF 1 < 0 时与弹簧分离，第一次碰撞结束，A、B的 SKIPIF 1 < 0 图像如图（b）所示。已知从 SKIPIF 1 < 0 到 SKIPIF 1 < 0 时间内，物块A运动的距离为 SKIPIF 1 < 0 。A、B分离后，A滑上粗糙斜面，然后滑下，与一直在水平面上运动的B再次碰撞，之后A再次滑上斜面，达到的最高点与前一次相同。斜面倾角为 SKIPIF 1 < 0 ，与水平面光滑连接。碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内。求
（1）第一次碰撞过程中，弹簧弹性势能的最大值；
（2）第一次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值；
（3）物块A与斜面间的动摩擦因数。
【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【变式训练5】（2022·河南开封·高三期末）如图所示，光滑水平面上有质量为m、长为R的长木板紧靠在半径为R的光滑四分之一圆弧体左侧，圆弧体固定，长木板上表面和圆弧最低点的切线重合，质量为m的物块（可视为质点）以初速度 SKIPIF 1 < 0 （g为重力加速度）从左端滑上长木板，并刚滑到圆弧面的最高点，求：
（1）物块与长木板间的动摩擦因数；
（2）物块从圆弧体上返回到长木板后，相对长木板滑行的距离。
【归类总结】1．当小物块到达最高点时，两物体速度相同．
2．弹簧最短或最长时，两物体速度相同，此时弹簧弹性势能最大．
3．两物体刚好不相撞，两物体速度相同．
4．滑块恰好不滑出长木板，滑块滑到长木板末端时与长木板速度相同．
【知识点四】爆炸、反冲问题
模型一 爆炸问题
【例6】（2022·全国·高三开学考试）如图所示，一质量为m1=0.2kg的“T”形杆P竖直放在地面上，有一质量为m2=0.3kg的金属圆环Q套在“T”形杆P的直杆上很难分离。某工程师设计了一个方法成功将金属环Q与“T”形杆P分开，该工程师在“T”形杆P与金属圆环Q间装上适量的火药，火药爆炸瞬间化学能中的部分能量转化为系统的机械能E，已知 SKIPIF 1 < 0 ，金属圆环Q与“T”形杆P的直杆间滑动摩擦力大小恒为 SKIPIF 1 < 0 ，不计空气阻力。重力加速度大小g取 SKIPIF 1 < 0 。
（1）求火药爆炸瞬间“T”形杆P和金属圆环Q的速度大小；
（2）求点燃火药爆炸瞬间“T”形杆P和金属圆环Q的加速度大小。
（3）若要求金属环Q与“T”形杆P分开，则直杆长度的最大值是多少？
【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【变式训练6】（2022·天津·模拟预测）在一次投掷手榴弹的演习中，某个士兵在战壕里将一颗质量 SKIPIF 1 < 0 的手榴弹从水平地面朝目标方向斜向上抛出，当手榴弹上升到最大高度 SKIPIF 1 < 0 时速度为10m/s，且恰好爆炸成前后两块弹片，其中质量 SKIPIF 1 < 0 的一块弹片在爆炸后做自由落体运动。已知手榴弹内部火药的质量 SKIPIF 1 < 0 ，且爆炸瞬间火药充分燃烧，重力加速度g取 SKIPIF 1 < 0 ，火药爆炸后生成气体的动量不计，空气阻力不计，求：
（1）士兵投掷手榴弹的初速度 SKIPIF 1 < 0 ；
（2）爆炸中火药燃烧对两弹片做的功W及两块弹片落地点间的距离 SKIPIF 1 < 0 。
【必备知识】爆炸现象的三个规律
模型二 反冲问题
【例7】（2022·内蒙古呼伦贝尔·模拟预测）一装有柴油的船静止于水面上，船后舱进水，堵住漏洞后用一水泵把后舱中的水抽往前舱，如图所示。不计水的阻力，在抽水过程中船的运动情况是（ ）
A．向前运动B．向后运动C．静止D．无法判断
【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【变式训练7】（多选）（2022·贵州贵阳·模拟预测）一位士兵坐在皮划艇上用自动步枪沿水平方向连续射出2发子弹。此过程反冲力对枪的冲量大小为 SKIPIF 1 < 0 ，每发子弹离开枪口时的动量大小均为 SKIPIF 1 < 0 ，射出第一、二发子弹后，皮划艇的动量大小分别为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 。射击前皮划艇是静止的，不考虑一切阻力。下列关系式成立的是（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0 C． SKIPIF 1 < 0 D． SKIPIF 1 < 0
【必备知识】对反冲运动的三点说明
【知识点五】动量守恒定律应用之常见模型
模型一 子弹打木块模型
1．模型图示
2．模型特点
（1）子弹水平打进木块的过程中，系统的动量守恒．
（2）系统的机械能有损失．
3．两种情景
（1）子弹嵌入木块中，两者速度相等，机械能损失最多（完全非弹性碰撞）．
动量守恒：mv0＝（m＋M）v
能量守恒：Q＝Ff·s＝eq \f(1,2)mv02－eq \f(1,2)（M＋m）v2
（2）子弹穿透木块．
动量守恒：mv0＝mv1＋Mv2
能量守恒：Q＝Ff·d＝eq \f(1,2)mv02－（eq \f(1,2)Mv22＋eq \f(1,2)mv12）
【例8】（2022·湖南·常德市一中模拟预测）如图，水平传送带AB长l＝8.3m，质量为M＝1kg的木块随传送带一起以v1＝2m/s的速度向左匀速运动（传送带的传送速度恒定），木块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5。当木块运动到最左端A点时，一颗质量为m＝20g的子弹以v0＝300m/s水平向右的速度正对射入木块并穿出，穿出速度v＝50m/s，以后每隔1s就有一颗子弹射向木块，设子弹射穿木块的时间极短，且每次射入点各不相同。求：
（1）第一颗子弹刚射穿木块时，木块的速度大小；
（2）在被第二颗子弹击中前，木块向右运动离A点的最大距离；
（3）木块在传送带上最多能被多少颗子弹击中？
（4）从第一颗子弹射中木块到木块最终离开传送带的过程中，子弹、木块和传送带这一系统所产生的热是多少？
【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念与科学思维。
【变式训练8】（2022·全国·高三课时练习）（多选）如图所示，光滑水平面上分别放着两块质量、形状相同的硬木和软木，两颗完全相同的子弹均以相同的初速度分别打进两种木头中，最终均留在木头内，已知软木对子弹的摩擦力较小，以下判断正确的是（ ）
A．子弹与硬木摩擦产生的内能较多
B．两个系统产生的内能一样多
C．子弹在软木中打入深度较大
D．子弹在硬木中打入深度较大
模型二 “滑块—木板”碰撞模型
【例9】（2022·河北·高考真题）如图，光滑水平面上有两个等高的滑板A和B，质量分别为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ，A右端和B左端分别放置物块C、D，物块质量均为 SKIPIF 1 < 0 ，A和C以相同速度 SKIPIF 1 < 0 向右运动，B和D以相同速度 SKIPIF 1 < 0 向左运动，在某时刻发生碰撞，作用时间极短，碰撞后C与D粘在一起形成一个新滑块，A与B粘在一起形成一个新滑板，物块与滑板之间的动摩擦因数均为 SKIPIF 1 < 0 。重力加速度大小取 SKIPIF 1 < 0 。
（1）若 SKIPIF 1 < 0 ，求碰撞后瞬间新物块和新滑板各自速度的大小和方向；
（2）若 SKIPIF 1 < 0 ，从碰撞后到新滑块与新滑板相对静止时，求两者相对位移的大小。
【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念与科学思维。
【变式训练9】（2022·安徽·模拟预测）如图1所示，用不可伸长轻绳将质量为mA= 2.0kg的物块A悬挂在O点，轻绳长度为l = 0.8m。初始时，轻绳处于水平拉直状态，现将物块A由静止释放，当A下摆至最低点时，恰好与静止在水平面上的长木板B发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。长木板B的质量为mB= 2.0kg，长木板B的左端放置有可视为质点的小物块C，小物块C的速度随时间变化图像如图2所示，小物块C的质量为mC= 1.0kg，在运动过程中，小物块C未从长木板B上掉落。重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力的影响。求：
（1）碰撞前瞬间轻绳拉力的大小；
（2）小物块C与长木板B间的动摩擦因数μ以及长木板B与地面间的动摩擦因数μ0；
（3）长木板B至少多长。
模型三 “滑块—弹簧”碰撞模型
【例10】（2022·辽宁·鞍山一中模拟预测）如图所示，光滑轨道abcd固定在竖直平面内，ab水平，bcd为半圆，圆弧轨道的半径R=0.32m，在b处与ab相切。在直轨道ab上放着质量分别为 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 的物块A、B（均可视为质点），用轻质细绳将A、B连接在一起，且A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧（未被拴接）。轨道左侧的光滑水平地面上停着一质量为M、长 SKIPIF 1 < 0 的小车，小车上表面与ab等高。现将细绳剪断，之后A向左滑上小车，恰好未从小车左端掉下。B向右滑动且恰好能冲到圆弧轨道的最高点d处。物块A与小车之间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）物块B运动到圆弧轨道的最低点b时对轨道的压力大小；
（2）细绳剪断之前弹簧的弹性势能；
（3）小车的质量M。
【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念与科学思维。
【变式训练10】（2022·辽宁·东北育才学校模拟预测）如图所示，质量为m的物块A通过原长为L的轻质弹簧与静止在地面上的质量也为m的物块B相连，A、B都处于静止状态时，弹簧的压缩量为 SKIPIF 1 < 0 。现在A上轻放一物块C，当A、C向下运动到最低点时，弹簧的压缩量为 SKIPIF 1 < 0 。已知重力加速度为g，不计空气阻力，弹簧始终在弹性限度内，弹簧的弹性势能可表示为 SKIPIF 1 < 0 （k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量）。
（1）求C的质量；
（2）若C从A正上方某一高度处由静止释放，C与A相碰后，立即与A粘在一起向下运动，为使B能离开地面，求C释放的最小高度。
模型四 “人—船”模型
【例11】（2022·福建龙岩·模拟预测）如图所示，一个质量为m1=50kg的人爬在一只大气球下方，气球下面有一根长绳。气球和长绳的总质量为m2=20kg，长绳的下端刚好和水平面接触。当静止时人离地面的高度为h=7m。如果这个人开始沿绳向下滑，当他滑到绳下端时，他离地面高度是（可以把人看作质点）（ ）
A．0B．2mC．5mD．7m
【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念与科学思维。
【变式训练11】（2022·全国·模拟预测）如图所示，质量为m=2kg的小环穿在足够长的光滑直杆上，并通过L=0.5m的轻绳连接一质量为M=3kg的小球。假设把这一装置固定在空间站中，并给小环和小球提供方向相反、大小分别为v1=3m/s、v2=2m/s的初速度，则当小球摆到轻绳与直杆平行的位置时，小环的位移为（ ）
A．0.3mB．0.2mC．0.5mD．0.1m
【总结提炼】反冲运动中的“人—船”模型
1.特点：（1）两个物体；（2）动量守恒；（3）总动量为零。
2.方程：m1v1－m2v2＝0（v1、v2为速度大小）
3.结论：m1x1＝m2x2（x1、x2为位移大小）
【知识点五】力学三大观点的综合应用
1．解动力学问题的三个基本观点
（1）力的观点：运用牛顿运动定律结合运动学知识解题，可处理匀变速运动问题。
（2）能量观点：用动能定理和能量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题。
（3）动量观点：用动量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题。
但综合题的解法并非孤立的，而应综合利用上述三种观点的多个规律，才能顺利求解。
2．力学规律的选用原则
（1）如果要列出各物理量在某一时刻的关系式，可用牛顿第二定律。
（2）研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时，一般用动量定理（涉及时间的问题）或动能定理（涉及位移的问题）去解决问题。
（3）若研究的对象为一物体系统，且它们之间有相互作用，一般用两个守恒定律去解决问题，但需注意所研究的问题是否满足守恒的条件。
（4）在涉及相对位移问题时则优先考虑能量守恒定律，利用系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量，即转变为系统内能的量。
（5）在涉及碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时，需注意到这些过程一般均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转换。这种问题由于作用时间都极短，因此动量守恒定律一般能派上大用场。
【例12】（2022·山东·高考真题）如图所示，“L”型平板B静置在地面上，小物块A处于平板B上的 SKIPIF 1 < 0 点， SKIPIF 1 < 0 点左侧粗糙，右侧光滑。用不可伸长的轻绳将质量为M的小球悬挂在 SKIPIF 1 < 0 点正上方的O点，轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放，下摆至最低点与小物块A发生碰撞，碰后小球速度方向与碰前方向相同，开始做简谐运动（要求摆角小于 SKIPIF 1 < 0 ），A以速度 SKIPIF 1 < 0 沿平板滑动直至与B右侧挡板发生弹性碰撞。一段时间后，A返回到O点的正下方时，相对于地面的速度减为零，此时小球恰好第一次上升到最高点。已知A的质量 SKIPIF 1 < 0 ，B的质量 SKIPIF 1 < 0 ，A与B的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，B与地面间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，取重力加速度 SKIPIF 1 < 0 。整个过程中A始终在B上，所有碰撞时间忽略不计，不计空气阻力，求：
（1）A与B的挡板碰撞后，二者的速度大小 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 ；
（2）B光滑部分的长度d；
（3）运动过程中A对B的摩擦力所做的功 SKIPIF 1 < 0 ；
（4）实现上述运动过程， SKIPIF 1 < 0 的取值范围（结果用 SKIPIF 1 < 0 表示）。
【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念与科学思维。
【变式训练12】（2022·云南省玉溪第一中学高三开学考试）如图所示，长度 SKIPIF 1 < 0 的轻绳上端固定在O点，下端拴接一个质量 SKIPIF 1 < 0 的小球，轻绳伸直时小球与水平台面AB右端接触且恰好无压力，质量 SKIPIF 1 < 0 的长木板紧靠水平台面AB放在水平地面上，其上表面水平且与水平台面AB等高，长木板上表面足够长。质量 SKIPIF 1 < 0 的小物块在水平台面AB上以大小 SKIPIF 1 < 0 的初速度向右运动，经过距离 SKIPIF 1 < 0 后与小球发生碰撞，随后小球恰好可以在竖直平面内做完整的圆周运动且不再与小物块发生碰撞，小物块滑上长木板。已知小物块与小球均可看作质点，小物块与水平台面AB间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，小物块与长木板间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，长木板与水平地面间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，取重力加速度大小 SKIPIF 1 < 0 。求：
（1）碰撞后瞬间轻绳对小球拉力的大小；
（2）小物块刚滑上长木板时的速度大小；
（3）小物块在长木板上相对于长木板滑行的时间。
【方法总结】选择力学三大观点的一般原则
矢量性
动量守恒定律的表达式为矢量方程，解题应选取统一的正方向
相对性
各物体的速度必须是相对同一参考系的速度（一般是相对于地面）
同时性
动量是一个瞬时量，表达式中的p1、p2、…必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量，p′1、p′2、…必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量
系统性
研究的对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统
普适性
动量守恒定律不仅适用于低速宏观物体组成的系统，还适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统
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，系统的总动量守恒
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，因而作用过程中，物体产生的位移很小，一般可忽略不计，可以认为爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动
作用原理
反冲运动是系统内物体之间的作用力和反作用力产生的效果
动量守恒
反冲运动中系统不受外力或内力远大于外力，所以反冲运动遵循动量守恒定律
机械能增加
反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总机械能增加
模型图示
模型特点
（1）若子弹未射穿木块或滑块未从木板上滑下，当两者速度相等时木块或木板的速度最大，两者的相对位移（子弹为射入木块的深度）取得极值（完全非弹性碰撞拓展模型）
（2）系统的动量守恒，但机械能不守恒，摩擦力与两者相对位移的乘积等于系统减少的机械能
（3）根据能量守恒，系统损失的动能ΔEk＝eq \f(M,m＋M)Ek0，可以看出，子弹（或滑块）的质量越小，木块（或木板）的质量越大，动能损失越多
（4）该类问题既可以从动量、能量角度求解，相当于非弹性碰撞拓展模型，也可以从力和运动的角度借助图示求解
模型图示
模型特点
（1）两个或两个以上的物体与弹簧相互作用的过程中，若系统所受外力的矢量和为零，则系统动量守恒
（2）在能量方面，由于弹簧形变会使弹性势能发生变化，系统的总动能将发生变化；若系统所受的外力和除弹簧弹力以外的内力不做功，系统机械能守恒
（3）弹簧处于最长（最短）状态时两物体速度相等，弹性势能最大，系统动能通常最小（完全非弹性碰撞拓展模型）
（4）弹簧恢复原长时，弹性势能为零，系统动能最大（完全弹性碰撞拓展模型，相当于碰撞结束时）
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