人教版物理选修3-5课件第16章第四节

第四节碰撞教学目标（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 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(一)碰撞的共性与个性共性:作用力变化快

有些碰撞碰后分开，有些碰撞碰后粘在一起；

相互作用时间短作用力峰值大系统动量守恒个性:有些碰撞沿一条直线，有些碰不在一条直线上；

有些碰撞过程可能机械能守恒，有些过程机械能可能不守恒……分类方式之一：从能量变化方面分类(二)碰撞的分类碰撞过程中机械能守恒碰撞过程中机械能不守恒碰撞后两物粘合在一起，以共同速度运动1、弹性碰撞：2、非弹性碰撞：3、完全非弹性碰撞：机械能损失最大!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．同向反向讨论（二）讨论（三）在光滑水平面上，有A、B两个小球向右沿同一直线运动，取向右为正，两球的动量分别是pA=5kgm/s，pB=7kgm/s，如图所示．若能发生正碰，则碰后两球的动量增量△pA、△pB可能是

（）A．△pA=-3kgm/s；△pB=3kgm/sB．△pA=3kgm/s；△pB=3kgm/sC．△pA=-10kgm/s；△pB=10kgm/sD．△pA=3kgm/s；△pB=-3kgm/sA【思考】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)(

)课堂互动讲练类型一碰撞的合理性判断

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例1【答案】

A例2

(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：类型二碰撞规律的应用(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？类型三子弹打木块模型例3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②③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16－4－4A.v1＝v2 B．v1∶v2＝41∶42C．v1∶v2＝42∶41 D．v1∶v2＝41∶83解析：选D.第一颗弹丸打入砂袋的过程由动量守恒，mv1＝(m＋40m)v1′第二颗弹丸打入砂袋的过程由动量守恒mv2－(m＋40m)v1′＝(2m＋40m)v2′又v1′＝v2′，所以v1∶v2＝41∶83.1．动量守恒定律的内容是什么？2．分析动量守恒定律成立条件有哪些？①F合=0（严格条件）②F内远大于F外（近似条件）③某方向上合力为0，在这个方向上成立。一个系统不受外力或者所受外力的和为零，这个系统的总动量保持不变。这个