物理动量守恒高考模型主要有:
1. 碰撞模型:两球弹性正碰。
2. 子弹打木块模型:涉及能量转化与守恒、冲力与冲程问题。
3. 反冲模型:火箭、喷气式飞机、枪炮等。
4. 完全非弹性碰撞模型:完全非弹性碰撞过程中,机械能严重损失,系统动量近似守恒。
5. 完全弹性碰撞模型:碰撞后系统物体动能守恒,机械能不守恒,但系统总动量守恒。
6. 多物体碰撞模型:多个物体组成的系统中,各物体间动量守恒,机械能不一定守恒。
7. 子弹射击薄板模型:系统在水平方向不受外力或所受合外力为零,系统动量守恒。
8. 爆炸模型:在爆炸时,系统不受外力或所受合外力为零,系统动量近似守恒。
9. 人船模型:人船模型中系统动量守恒,机械能也守恒。
这些模型在高考中占有重要的地位,需要考生熟练掌握和灵活运用。
题目:一个质量为$m$的小球,在光滑的水平面上以速度$v$向右运动,与一个静止在光滑水平面上的质量为$M$的木块发生碰撞。碰撞后,木块的速度反向并增加到原来的两倍,求碰撞后小球的速度。
分析:在这个碰撞过程中,小球和木块组成的系统不受外力作用,满足动量守恒定律。我们可以根据动量守恒定律来求解碰撞后的速度。
解:根据动量守恒定律,有:
$mv = (m + M)v_{1} - Mv_{2}$
其中,$v_{1}$是小球碰撞后的速度,$v_{2}$是木块碰撞后的速度。
由于木块的速度增加到原来的两倍,所以有:
$v_{2} = 2v$
代入上式可得:
$mv = (m + M)(v + 2v) - Mv$
化简得:
$mv = 3mv_{1} + Mv$
解得:
$v_{1} = \frac{mv}{3m + M}$
所以小球碰撞后的速度为$\frac{mv}{3m + M}$。
总结:在这个模型中,我们应用了动量守恒定律来求解碰撞后的速度,通过分析系统不受外力作用的特点,得到了守恒定律的适用条件和表达式。通过求解具体问题,可以加深对动量守恒定律的理解和应用。