物理動量守恒高考模型主要有:
1. 碰撞模型:兩球彈性正碰。
2. 子彈打木塊模型:涉及能量轉化與守恒、沖力與沖程問題。
3. 反沖模型:火箭、噴氣式飛機、槍炮等。
4. 完全非彈性碰撞模型:完全非彈性碰撞過程中,機械能嚴重損失,系統動量近似守恒。
5. 完全彈性碰撞模型:碰撞后系統物體動能守恒,機械能不守恒,但系統總動量守恒。
6. 多物體碰撞模型:多個物體組成的系統中,各物體間動量守恒,機械能不一定守恒。
7. 子彈射擊薄板模型:系統在水平方向不受外力或所受合外力為零,系統動量守恒。
8. 爆炸模型:在爆炸時,系統不受外力或所受合外力為零,系統動量近似守恒。
9. 人船模型:人船模型中系統動量守恒,機械能也守恒。
這些模型在高考中占有重要的地位,需要考生熟練掌握和靈活運用。
題目:一個質量為$m$的小球,在光滑的水平面上以速度$v$向右運動,與一個靜止在光滑水平面上的質量為$M$的木塊發生碰撞。碰撞后,木塊的速度反向并增加到原來的兩倍,求碰撞后小球的速度。
分析:在這個碰撞過程中,小球和木塊組成的系統不受外力作用,滿足動量守恒定律。我們可以根據動量守恒定律來求解碰撞后的速度。
解:根據動量守恒定律,有:
$mv = (m + M)v_{1} - Mv_{2}$
其中,$v_{1}$是小球碰撞后的速度,$v_{2}$是木塊碰撞后的速度。
由于木塊的速度增加到原來的兩倍,所以有:
$v_{2} = 2v$
代入上式可得:
$mv = (m + M)(v + 2v) - Mv$
化簡得:
$mv = 3mv_{1} + Mv$
解得:
$v_{1} = \frac{mv}{3m + M}$
所以小球碰撞后的速度為$\frac{mv}{3m + M}$。
總結:在這個模型中,我們應用了動量守恒定律來求解碰撞后的速度,通過分析系統不受外力作用的特點,得到了守恒定律的適用條件和表達式。通過求解具體問題,可以加深對動量守恒定律的理解和應用。