第16章第四节.ppt

第四节碰撞 课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 课标定位 知能优化训练 第四节 课标定位学习目标 1 知道什么是弹性碰撞和非弹性碰撞 什么是对心碰撞和非对心碰撞及散射现象 2 会运用动量守恒定律分析 解决碰撞及微观粒子散射等问题 重点难点 用动量守恒定律和能量观点解决碰撞问题 课前自主学案 一 弹性碰撞和非弹性碰撞1 弹性碰撞 碰撞过程中机械能 即碰撞前后系统的总动能 Ek1 Ek2 Ek1 Ek2 2 非弹性碰撞 碰撞过程中机械能 碰撞后系统的总动能 碰撞前系统的总动能 Ek1 Ek2 Ek1 Ek2 3 完全非弹性碰撞 碰撞后两物体粘合在一起 具有相同的速度 这种碰撞动能损失最大 守恒 相等 损失 小于 二 对心碰撞和非对心碰撞1 对心碰撞 正碰 碰撞前后 物体的运动方向在一条直线上 2 非对心碰撞 斜碰 碰撞前后 物体的运动方向不在一条直线上 高中阶段只研究正碰 m1v1 m2v2 1 若m1 m2 v1 和v2 都是正值 表示v1 和v2 都与v1方向 若m1 m2 v1 v1 v2 2v1 表示m1的速度不变 m2以2v1的速度被撞出去 2 若m1 m2 v1 为负值 表示v1 与v1方向 m1被弹回 若m1 m2 v1 v1 v2 0 表示m1被反向以原速率弹回 而m2仍静止 3 若m1 m2 则有v1 0 v2 v1 即碰撞后两球速度互换 同向 反向 四 散射1 定义 微观粒子碰撞时 微观粒子相互接近时并不发生直接接触而发生的碰撞 2 散射方向由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率 所以入射粒子碰撞后飞向四面八方 很小 核心要点突破 一 碰撞及其规律1 特点 1 时间特点 在碰撞过程中 相互作用时间很短 2 相互作用力特点 在碰撞过程中 相互作用力远远大于外力 3 位移特点 在碰撞过程中 物体发生速度突变时 位移极小 可认为物体在碰撞前后仍在同一位置 2 分析碰撞问题遵循的原则在所给的条件不足的情况下 碰撞结果可能有各种可能 但不管哪种结果必须同时满足以下三条 1 系统动量守恒 即p1 p2 p1 p2 2 系统的总动能不增加 即Ek1 Ek2 Ek1 Ek2 特别提醒 1 当遇到两物体发生碰撞的问题 不管碰撞环境如何 要首先想到利用动量守恒定律 2 对心碰撞是同一直线上的运动过程 只在一个方向上列动量守恒方程即可 此时应注意速度正 负号的选取 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 在一条直线上相向运动的甲 乙两个小球 它们的动能相等 已知甲球的质量大于乙球的质量 它们正碰后可能发生的情况是 A 甲球停下 乙球反向运动B 甲球反向运动 乙球停下C 甲 乙两球都反向运动D 甲 乙两球都反向运动 且动能仍相等解析 选AC 由p2 2mEk知 甲球的动量大于乙球的动量 所以总动量的方向应为甲球的初动量的方向 可以判断A C正确 二 碰撞类问题的拓展应用1 碰撞的特点是动量守恒 动能不增加 相互作用的两个物体在很多情况下具有类似的特点 2 类碰撞现象分析车辆挂接 子弹射入自由木块中 两相对运动物体间的绳子绷紧 物块在放置于光滑水平面上的木板上运动直至相对静止 物体冲上放置于光滑水平面上的斜面直至最高点 这些情景中 系统动量守恒 或某一方向上动量守恒 动能转化为其他形式的能 末状态两物体相对静止 这些过程与完全非弹性碰撞具有相同的特征 可应用动量守恒定律 必要时结合能量守恒定律分析求解 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 一列火车共有n节车厢 各节车厢质量相等 相邻车厢间留有空隙 首端第一节车厢以速度v向第二节撞去 并连接在一起 然后再向第三节撞去 并又连接在一起 这样依次撞下去 使n节车厢全部运动起来 那么最后火车的速度是 铁轨对车厢的摩擦不计 课堂互动讲练 质量相等的A B两球在光滑水平面上均向右沿同一直线运动 A球的动量为pA 9kg m s B球的动量为pB 3kg m s 当A球追上B球时发生碰撞 则碰后A B两球的动量可能值是 A pA 6kg m s pB 6kg m sB pA 8kg m s pB 4kg m sC pA 2kg m s pB 14kg m sD pA 4kg m s pB 17kg m s 答案 A 2011年高考天津理综卷 如图16 4 1所示 圆管构成的半圆形轨道竖直固定在水平地面上 轨道半径为R MN为直径且与水平面垂直 直径略小于圆管内径的小球A以某一速度冲进轨道 到达半圆轨道最高点M时与静止于该处的质量与A相同的小球B发生碰撞 碰后两球粘在一起飞出轨道 落地点距N为2R 重力加速度为g 忽略圆管内径 空气阻力及各处摩擦均不计 求 1 粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间t 2 小球A冲进轨道时速度v的大小 图16 4 1 变式训练1如图16 4 2所示 设车厢长为L 质量为M 静止在光滑水平面上 车厢内有一质量为m的物体 以速度v0向右运动 与车厢壁来回碰撞n次后 静止于车厢中 这时车厢的速度为 图16 4 2 解析 选C 物体和车厢组成的系统所受的合外力为零 物体与小车发生碰撞n次的过程中系统的动量守恒 只考虑初 末态 忽略中间过程 则m的初速度为v1 v0 M的初速度为v2 0 作用后它们的末速度相同即v1 v2 v 光滑的水平地面上放着一块质量为M 长度为d的木块 一个质量为m的子弹以水平速度v0射入木块 当子弹从木块中出来后速度变为v1 子弹与木块的平均摩擦力为Ff 求 1 子弹打击木块的过程中摩擦力对子弹做功多少 摩擦力对木块做功多少 2 子弹从木块中出来时 木块的位移为多少 3 在这个过程中 系统产生的内能为多少 图16 4 3 3 由能量守恒可知系统产生的内能等于系统机械能的减少量 由 式可得Q Ffs1 Ffs2 Ffd 即这个过程中产生的内能等于摩擦力与相对位移的乘积 答案 见精讲精析 方法总结 1 摩擦生热的条件 必须存在滑动摩擦力和相对滑行的路程 2 摩擦生热的大小 Q Ffs 其中Ff是滑动摩擦力的大小 s是两个物体的相对位移 3 静摩擦力可对物体做功 但不能产生内能 因为两物体的相对位移为零 变式训练2如图16 4 4 一砂袋用无弹性轻细绳悬于O点 开始时砂袋处于静止 此后用弹丸以水平速度击中砂袋后均未穿出 第一次弹丸的速度为v1 打入砂袋后二者共同摆动的最大摆角为30 当其第一次返回图示位置时 第二粒弹丸以水平速度v2又击中砂袋 使砂袋向右摆动且最大摆角仍为30 若弹丸质量是砂袋质量的1 40 则以下结论中正确的是 图16 4 4 A v1 v2B v1 v2 41 42C v1 v2 42 41D v1 v2 4