高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 1.4 美妙的守恒定律教案 沪科版选修3-5

1、1.4 美妙的守恒定律【教学目标】1、知识与技能（1）了解历史上对碰撞问题的研究过程（2）知道生活中各种各样的碰撞形式（3）知道弹性碰撞与非弹性碰撞（4）能正确表达弹性碰撞和非弹性碰撞的特征，会用能量守恒的关系分析弹性与非弹性碰撞现象2、过程与方法经历不同弹性的物体间的碰撞的实验探究过程，知道区分常用方法，培养分析推理的能力。3、情感、态度与价值观体验物理学中守恒定律的自然之美，感受不同碰撞的区别，培养勇于探索的精神。【教学重点】（1）碰撞中的动能（2）弹性碰撞与非弹性碰撞【知识点导学】 一、惠更斯的发现 1666年有人在英国皇家学会表演了如图所示的实验，众科学家百思不得其解。1668年英国皇

2、家学会正式悬赏征答：a b c d e f A B两个质量相等的硬质木球并排悬挂，然后把A向左拉开后松手，A回到平衡位置与B碰撞后，A球立即停止运动，而B向右摆去；待B回到平衡位置与A碰撞后，B立即停止运动，而A又向左摆去，如此往复。荷兰物理学家惠更斯做出比较完整的分析和解释。他发现：两小球在碰撞过程中，除了动量守恒外，还有一个物理量也是守恒的这个物理量就是动能。请同学们记住这个有趣的实验。二、碰撞中的动能1、实验探究：分析1.2节在气垫导轨上做的两组实验数据，探究碰撞前后系统的动能。发现在两滑块碰后粘在一起的实验中，系统的动能减少了；在两滑块碰后分开的实验中，系统的动能碰撞前后几乎相等。可见

3、在碰撞过程中，系统的动量总是守恒的，而动能可能守恒，也可能不守恒。2、依据碰撞前后动能变化情况对碰撞进行分类：弹性碰撞：物理学中把动量动能都守恒的碰撞，叫做弹性碰撞。非弹性碰撞：把动能不守恒的碰撞，叫做非弹性碰撞。后来人们弄清楚了非弹性碰撞的实质是在碰撞过程中动能损失了，转化为其他形式的能了。而弹性碰撞就是在碰撞过程中动能没有损失。真正的弹性碰撞只有在分子、原子及更小的微观粒子之间才会发生。在宏观领域，往往我们把动能损失很小的碰撞也按弹性碰撞来处理，如硬质木球之间、钢球之间等碰撞。完全非弹性碰撞：这是一种特殊的非弹性碰撞，两物体碰后“合”为一体，以共同的速度运动。这种碰撞动能损失最多。三、研究

4、弹性碰撞 重点理解模型： 质量分别为m1、m2的A、B两钢球置于花水平面上，A球速度为v1，B球速度为v2，设两球发生弹性碰撞，那么碰撞后A、B的速度v1、v2是怎样的呢？分析解决：A v1 Bv1 v2动能守恒 动量守恒 联解以上两式得 情况讨论：1、若m1m2，则v1 与v1同向2、若m1m2，则v1 与v1反向3、若m1=m2，则两球互换速度。这种情况1666年英国皇家学会悬赏征答的问题的解释。 各种情况中，v2 与v1总是同向的四、自然之美物理学中的守恒定律1、简洁美：用极简练的语言将内涵丰富的自然规律表述出来，表现出物理学的简洁美。2、对称美：每一条守恒定律都对应于自然界中的一种对称

5、关系，反映出自然界的一种对称美。3、和谐统一美：每一条守恒定律都有一个守恒量，这反映了各种运动形式之间的联系与统一，表现出物理学的和谐统一美。 在物理学的应用中，在对许多新事物的预言及新理论的建立中，无不闪耀着守恒思想的光辉。在中学物理中，我们学过的守恒定律有： 机械能守恒定律 动量守恒定律 电荷守恒定律 质量守恒定律能量守恒定律【典例引路】【例题】如图所示，在水平光滑直导轨上，静止着三个质量均为m1 kg的相同小球A、B、C，现让A球以v02 m/s的速度向着B球运动，A、B两球碰撞后粘合在一起，两球继续向右运动并跟C球碰撞，C球的最终速度vC1 m/s.求： (1) A、B两球跟C球相碰前

6、的共同速度多大？(2) 两次碰撞过程中一共损失了多少动能？【解析】(1)A、B相碰满足动量守恒 mv02mv1得两球跟C球相碰前的速度 v11 m/s.(2) 两球与C碰撞同样满足动量守恒 2mv1mvC2mv2得两球碰后的速度v20.5 m/s，两次碰撞损失的动能|Ek|mv2mvmv1.25 J.答案：(1)1 m/s(2)1.25 J【课堂检测】1如图所示与轻弹簧相连的物体A停放在光滑的水平面上。物体B沿水平方向向右运动，跟与A相连的轻弹簧相碰。在B跟弹簧相碰后，对于A、B和轻弹簧组成的系统，下列说法中正确的是【 】A弹簧压缩量最大时，A、B的速度相同vBAB弹簧压缩量最大时，A、B的动

7、能之和最小C弹簧被压缩的过程中系统的总动量不断减小D物体A的速度最大时，弹簧的弹性势能为零【答案】ABD2如图所示，小车在光滑水平面上向左匀速运动，轻质弹簧左端固定在A点，物体用线拉在A点将弹簧压缩，某时刻线断了，物体沿车滑动到B端粘在B端的油泥上，则下述说法中正确的是【 】若物体滑动中不受摩擦力，则全过程机械能守恒若物体滑动中有摩擦力，则全过程动量守恒两种情况下，小车的最终速度与断线前相同两种情况下，系统损失的机械能相同ABCD【答案】B3甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏，如图所示.甲和她的冰车质量共为30 kg，乙和他的冰车质量也是30 kg.游戏时，甲推着一个质量为15 kg的

8、箱子，共同以2 m/s的速度滑行.乙以同样大小的速率迎面滑来.为避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙.箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住.若不计摩擦.甲要以如下哪个速度（相对于冰面）将箱子推出，才能避免与乙相撞？4 m/s 5 m/s 6 m/s 7 m/s 【 】A都可以B都可以 C都可以D只有可以 【答案】C4如图所示，A、B两小球在光滑水平面上分别以动量p1=4 kgm/s和p2=6 kgm/s（向右为参考正方向）做匀速直线运动，则在A球追上B球并与之碰撞的过程中，两小球的动量变化量p1和p2可能分别为【 】A2 kgm/s，3 kgm/s B8 kgm/s，8 kgm/sC1 kgm/s，1

9、kgm/s D2 kgm/s，2 kgm/s【答案】 D【解析】 考虑到碰撞过程动量必须是守恒的，对于选项A，有p1+p2=-2 kgm/s+3 kgm/s=1 kgm/s0可以判断A选项是错误的。考虑到碰撞过程中，两球的动能不可能增加，对选项B，碰撞前两球的总动能为 Ek=碰后两球的总动能为Ek=由于EkEk，可以判断B选项是错误的.从动力学的角度出发考虑，碰撞过程中A、B所受的力应分别向左和向右，这样应有：p10 p20显然C选项是错误的.5如图所示，两个质量均为m的物块A、B通过轻弹簧连在一起静止于光滑水平面上另一物块C以一定的初速度向右匀速运动，与A发生碰撞并粘在一起若要使弹簧具有最大弹性势能时，A、B、C及弹簧组成的系统的动能刚好是势能的2倍，则C的质量应满足什么条件？5解析：A与C发生碰撞的过程中动量守