高中物理 碰撞学案 新人教版选修3-5

用心 爱心 专心 第四节第四节 碰撞碰撞 学习目标学习目标 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 教学重点 难点教学重点 难点 用动量守恒定律 机械能守恒定律讨论碰撞问题 对各种碰撞问题的理解 学习过程学习过程 一 引入新课 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 守恒的原因是什么 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 碰撞中 总动能减少最多的情况是什么 二 进行新课 二 进行新课 一 弹性碰撞和非弹性碰撞一 弹性碰撞和非弹性碰撞 1 弹性碰撞 在弹性力作用下 碰撞过程只产生 的转移 系统内无无 的碰撞 称为弹性碰撞 举例 通常情况下的钢球等坚硬物体之间的碰撞及分子 原子等 之间的碰撞皆可视为弹性碰撞 物体 m1以速度 v1与原来静止的物体 m2碰撞 若碰撞后他们的速度分别为 v1 v2 根据动 量守恒和机械能守恒 有 解得 注意 弹性碰撞后的物体不发生永久性的形变 不裂成碎片 不粘在一起 不发生热 传递及其他变化 以下是对上述结果的讨论 1 若 12 mm 则 即质量相等的两物体弹性碰撞后 交换速度 例题 1 如图 3 4 1 所示 在水平面上有一辆长为1 0Lm 的小车A A与地面之间的动 摩擦因数为0 5 在A上有一木块B 大小不计 A与B的质量相 等 B与A之间光滑 开始时A是静止的 B位于A的正中以初速度 5 0 vm s 向右运动 假设B与A的前后两壁碰撞是完全弹性的 求 B与A的前后两个墙壁最多能相碰多少次 3 次 2 若 12 mm 且 2 0v 则 21 0vv 例题 2 如图所示 光滑水平面上 A B 两小球沿同一方向运动 A 球的动量为 8kgm s B 球的质量为 2kg 速度为 6m s 已知两球相碰后 A 球的动量减为原来的一半 方向与原方 向一致 求 1 碰撞后 B 球的速度变为多大 2 碰撞前 A 球速度的可能范围 结果保留两位 有效数字 1 8m s 2 28 3 va 2 m 且 2 0v 则 1121 2vv vv 4 若 12 mm 且 2 0v 则 12 0 0vv 例题 3 有光滑圆弧轨道的小车质量为3Mkg 静止在光滑水平地面上 圆弧下端水平 有一质量为1mkg 的小球以水平初速度4 vm s 滚上小车 如图所示 求 小球又滚下小车分离时二者的速度 Vm 2m s vM 2m s 5 结论 若 1 m 2 m 且 2 0v 则 112 0vvv 2 非弹性碰撞 1 非弹性碰撞 受非弹性力作用 使部分机械能转化为内能的碰撞称为非弹性碰撞 2 完全非弹性碰撞 是非弹性磁撞的特例 这种碰撞的特点是碰后粘在 起 或碰后具有 共同的速度 其动能损失最大其动能损失最大 请同学们自己试着推导 注意 碰撞后发生永久性形变 粘在一起 摩擦生热等的碰撞往往为非弹性碰撞 例 4 如图所示 P 物体与一个连着弹簧的 Q 物体正碰 碰 撞后 P 物体静止 Q 物体以 P 物体碰撞前速度 v 离开 已知 P 与 Q 质量相等 弹簧质量忽略不计 那么当弹簧被压缩至 最短最短时 下列的结论中正确的应是 A P 的速度恰好为零 B P 与 Q 具有相同速度 C Q 刚开始运动 D Q 的速度等于 v 例题 5 如图 3 4 1 所示 在光滑的水平面上有一辆长为1 0Lm 的小车A 在A上有一木 块B 大小不计 A与B的质量相等 B与A的动摩擦因数为0 05 开始时A是静止的 B位于A的正中以初速度5 0 vm s 向右运动 假设B与A的前后两 壁碰撞是完全弹性的 求B与A的前后两个墙壁最多能相碰多少次 13 次 例题 6 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 5kg m s B 球的动量是 7kg m s 当 A 球追上 B 球时发生碰撞 则碰撞后 A B 两球的动量可能值是 A 6kg m s 6kg m s B 4kg m s 8kg m s C 2kg m s 14kg m s D 3kg m s 15kg m s 小结 碰撞能够发生的条件 1 2 3 二 对心碰撞和非对心碰撞二 对心碰撞和非对心碰撞 1 对心碰撞 两球碰撞时 碰撞之前球的 与两球心的连线 碰撞之后两球的速 度 这种碰撞称为对心碰撞 也叫正碰 2 非对心碰撞 两球碰撞时 碰撞之前的 与两球心的连线 碰撞之后两球的速 度 这种碰撞称为非对心碰撞 也叫斜碰 斜碰也遵循动量守 恒定律 但情况较复杂 中学阶段不作要求 三 散射三 散射 散射 在粒产物理和核物理中 常常使一束粒子射入物体 粒子与物体中的微粒碰撞 这些微观粒子相互接近时并不发生直接接触 这种微观粒子的碰撞叫做散射 由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小 所以多数粒子在磁撞后飞向四面八方 非对心碰撞的两个物体 碰撞前后速度不在同一条直线上 属于二维碰撞问题 如果 系统碰撞过程中所受合外力为零 则仍然满足动量守恒 在用