人教版选修35 碰撞 第1课时 教案.docx

16.4碰撞教学目标（一）知识与技能1认识弹性碰撞与非弹性碰撞，认识对心碰撞与非对心碰撞2了解微粒的散射（二）过程与方法通过体会碰撞中动量守恒、机械能守恒与否，体会动量守恒定律、机械能守恒定律的应用。（三）情感、态度与价值观感受不同碰撞的区别，培养学生勇于探索的精神。教学重点用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题教学难点对各种碰撞问题的理解教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备课时安排1 课时教学过程（一）引入新课碰撞过程是物体之间相互作用时间非常短暂的一种特殊过程，因而碰撞具有如下特点：1碰撞过程中动量守恒提问：守恒的原因是什么？（因相互作用时间短暂，因此一般满足f内f外的条件）2碰撞过程中，物体没有宏观的位移，但每个物体的速度可在短暂的时间内发生改变3碰撞过程中，系统的总动能只能不变或减少，不可能增加提问：碰撞中，总动能减少最多的情况是什么？（在发生完全非弹性碰撞时总动能减少最多）熟练掌握碰撞的特点，并解决实际的物理问题，是学习动量守恒定律的基本要求（二）进行新课 一、弹性碰撞和非弹性碰撞(1)非弹性碰撞碰撞过程中物体往往会发生形变、发热、发声，一般会有动能损失(2)完全非弹性碰撞碰撞后物体结合在一起，动能损失最大(3)弹性碰撞碰撞过程中形变能够完全恢复，不发热、发声，没有动能损失探究交流日常生活中哪些是弹性碰撞，哪些是完全非弹性碰撞？【提示】弹性碰撞：两钢球间的碰撞，台球中母球和子球间的碰撞完全非弹性碰撞：子弹打入木块.弹性碰撞的实验研究和规律1.基本知识(1)实验研究质量相等的两个钢球发生弹性碰撞，碰撞前后两球的总动能不变，碰撞后两球交换了速度质量较大的钢球与静止的质量较小的钢球发生弹性碰撞，碰后两球运动方向相同，碰撞过程中两球总动能不变质量较小的钢球与静止的质量较大的钢球发生弹性碰撞，碰后，质量较小的钢球被反弹回来，碰撞过程中两球总动能不变综上可知，弹性碰撞过程中，系统的动量与动能守恒(3)理论推导质量m1的小球以速度v1与质量m2的静止小球发生弹性碰撞根据动量守恒和动能守恒，得m1v1m1v1m2v2m1vm1vm2v碰后两球的速度分别为：v1，v2若m1m2，v1和v2都是正值，表示v1和v2都与v1方向相同(若m1m2，v1v1，v22v1，表示m1的速度不变，m2以2v1的速度被撞出去)若m1v后【解析】解答本题时要注意，两球的碰撞不一定是弹性碰撞，所以，它们在碰撞过程中动量守恒，但动能不一定守恒，一般情况下，要有一部分机械能转化为内能，除此之外，还要注意它们的速度关系经过计算可知，4种情况均符合动量守恒一般来说，在碰撞过程中，要有一部分机械能转化为内能，即系统会损失一部分机械能，即有经计算知，选项d不符合上述关系，所以选项d错误；再仔细分析选项a、b、c中的速度关系，发现在选项a中，碰后两小球的速度方向不变，好像二者相互穿过一样(如图所示)，这显然是不可能的，所以选项a错误；同样对选项b、c进行分析，可以判断b、c是正确的【答案】bc判断一个碰撞过程能否发生需从以下三个方面入手：1是否遵守动量守恒定律2系统的动能如何变化，如果增加则碰撞不可能发生3碰撞的结果与各物体的运动情况是否符合实际，比如a球去碰静止的b球，碰后若两球同向，a球的速度不能大于b球2质量相等的a、b两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，a球的动量是7 kgm/s，b球的动量是5 kgm/s，当a球追上b球发生碰撞，则碰撞后a、b两球的动量可能值是()apa6 kgm/s，pb6 kgm/sbpa3 kgm/s，pb9 kgm/scpa2 kgm/s，pb14 kgm/sdpa4 kgm/s，pb17 kgm/s【解析】从碰撞前后动量守恒papbpapb验证，a、b、c三种皆有可能，d不可能；从总动能只有守恒或减少：来看，只有a可能【答案】a综合解题方略与动量相关的临界问题两质量分别为m1和m2的劈a和b，高度相同，放在光滑水平面上，劈a和b的倾斜面都是光滑曲面，曲面下端与水平面相切，如图131所示，一质量为m的物块位于劈a的倾斜面上，距水平面的高度为h.物块从静止开始滑下，然后又滑上劈b.求物块在劈b上能够达到的最大高度图131【规范解答】设物块到达劈a的底端时，物块和劈a的速度大小分别为v和v，由机械能守恒和动量守恒得mghmv2m1v2m1vmv设物块在劈b上达到的最大高度为h，此时物块和劈b的共同速度大小为v，由机械能守恒和动量守恒得mgh(m2m)v2mv2mv(m2m)v联立式得hh.【答案】h分析临界问题的关键是寻找临界状态，在与动量相关的临界问题中，临界条件常常表现为两个物体的相对速度关系和相对位移关系，分析时与追及问题模型联系，不难找到这类问题的切入点.【备课资源】(教师用书独具)安全气囊安全气囊是安全气囊系统的一个辅助保护设备，设置在车内前方(正、副驾驶位)，侧方(车内前排和后排)和车顶三个方向装有安全气囊系统的容器外部都印有srs的字样，直译成中文为图教131“辅助可充气约束系统”旨在减轻乘员的伤害程度，当发生碰撞事故时，避免乘员发生二次碰撞，或车辆发生翻滚等危险情况下被抛离座位汽车在行驶过程中，传感器系统不断向控制装置发送速度变化(或加速度)信息，由控制装置(中央控制器)对这些信息加以分析判断，如果所测的加速度、速度变化量或其他指标超过预定值(即真正发生了碰撞)，则控制装置向气体发生器发出点火命令或传感器直接控制点火，点火后发生爆炸反应，产生n2或将储气罐中压缩氮气释放出来充满碰撞气袋乘员与气袋接触时，通过气袋上排气孔的阻尼吸收碰撞能量，达到保护乘员的目的汽车的安全气囊内有氮化钠或硝酸铵等物质当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时，这些物质会迅速发生分解反应，产生大量气体，充满气囊新型安全气囊加入了可分级充气或释放压力的装置，以防止一次突然点爆产生的巨大压力对人头部产生的伤害，特别在乘客未配戴安全带的时候，可导致生命危险具体方式有：1分级点爆方式：气体发生器分两级点爆，第一级产生约40%的气体容积，远低于最大压力，对人头部移动产生缓冲作用，第二级点爆产生剩余气体，并且达到最大压力总的来说，两级点爆的最大压力小于单级点爆这种形式的压力逐步增加2分级释放压力方式：囊袋上开有泄压孔或可调节压力的孔，分为完全凭借气体压力顶开的方式或电脑控制的拉片tether.这种方式，一开始压力达到设定极限，然后瞬时释放压力，以避免过大伤害随着科技的发展和人们对汽车安全重视程度的提高，汽车安全技术中的安全气囊技术近年来也发展得很快，智能化、多安全气囊是今后整体安全气囊系统发展的必然趋势. 课堂练习：1现有甲、乙两滑块，质量分别为3m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向运动，发生了碰撞已知碰撞后，甲滑块静止不动，那么这次碰撞是()a弹性碰撞b非弹性碰撞c完全非弹性碰撞 d条件不足，无法确定【解析】由动量守恒得3mvmv0mv所以v2v碰前总动能为ek3mv2mv22mv2碰后总动能为ekmv22mv2，ekek，所以a对【答案】a图1322如图132所示，光滑水平面上有大小相同的两球在同一直线上运动，mb2ma，规定向右为正，a、b两球动量均为6 kgm/s，运动中两球碰撞后，a球的动量增量为4 kgm/s，则()a左方是a球，碰后a、b两球速度大小之比为25b左方是a球，碰后a、b两球速度大小之比为110c右方是a球，碰后a、b两球速度大小之比为25d右方是a球，碰后a、b两球速度大小之比为110【解析】由于向右为正，而a球动量增量为4 kgm/s，说明a受冲量向左，知a球在左方，c、d均错，由动量守恒知a、b碰后的动量分别为mava2 kgm/s，mbvb10 kgm/s.则因此，选项a正确【答案】a3a、b两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，ma1 kg，mb2 kg，va6 m/s，vb2 m/s.当a追上b并发生碰撞后，a、b两球速度的可能值是()ava5 m/s，vb2.5 m/sbva2 m/s，vb4 m/scva4 m/s，vb7 m/sdva7 m/s，vb1.5 m/s【解析】虽然题中四个选项均满足动量守恒定律，但a、d两项中，碰后a的速度va大于b的速度vb，必然要发生第二次碰撞，不符合实际，即a、d项均错误；c项中，两球碰后的总动能为ek后mava2mbvb257 j，大于碰前的总动能ek前22 j，违背了能量守恒，所以c项错；而b项既符合实际情况，也不违背能量守恒，所以b项对【答案】b4在光滑水平面上，甲、乙两物体的质量分别为m1、m2，它们沿同一直线相向运动，其中甲物体运动速度v1的大小是6 m/s，乙物体运动速度v2的大小是2 m/s.已知两物体碰撞后各自沿着相反的方向运动，速度v的大小都是4 m/s，甲、乙两物体的质量之比为_【解析】选甲物体碰前的速度v1的方向为正方向，则由动量守恒定律，得m1v1m2v2m2vm1v由上式得：.【答案】图1335如图133所示，小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点o.让球a静止下垂，将球b向右拉起，使细线水平从静止释放球b，两球碰后粘在一起向左摆动，此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60.忽略空气阻力，求：(1)两球a、b的质量之比；(2)两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比【解析】(1)设球b的质量为m2，细线长为l，球b下落至最低点，但未与球a相碰时的速率为v，由机械能守恒定律得m2glm2v2式中g是重力加速度的大小设球a的质量为m1；在两球碰后的瞬