人民教育出版版选修35碰撞最新学案

1、学案装订线内不要答题第十六章 动量守恒定律第4节 碰撞【学习目标】1、认识弹性碰撞与非弹性碰撞、对心碰撞与非对心碰撞，了解微粒的散射。2、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。3、感受不同碰撞的区别，培养学生勇于探索的精神。【重难点】 重点是用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题，难点是对各种碰撞问题的理解。【新课导入】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，从前两节的分析可以看到，碰撞过程遵从动量守恒定律。那么，碰撞过程也一定遵从机械能守恒定律吗？【问题导学】学点 弹性碰撞和非弹性碰撞思考与讨论1：（课本18页）把分析推理计算的过程

2、写在下边1、定义如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做 。如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做 。碰撞后两物体粘在一起的碰撞叫 碰撞，这种碰撞机械能损失最大。近代物理学中，经常遇到的是微观粒子间的碰撞。微观粒子碰撞时没有能量损失，所以我们重点研究弹性碰撞。2、研究弹性碰撞思考与讨论2：（课本14页）请写出弹性碰撞之后速度的推导计算过程总结：物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性碰撞后他们的速度分别为 说明：a、若m1= m2，则v1/ = 、 v2/= b、若m1 m2，则v1/ = 、 v2/= c、若m1 m2，则v1/ = 、 v2/= 拓展：若在一光滑水平面上有两个质量

3、分别为m1、m2的刚性小球A和B，以初速度v1、v2运动，若它们能发生碰撞（为一维弹性碰撞），碰撞后它们的速度分别为v1/和v2/分别是多大？学点 对心碰撞和非对心碰撞1对心碰撞 两球碰撞时，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同条直线上，碰撞之后两球的速度仍沿着这条直线，这种碰撞称为 ，也叫 。 注意：发生对心碰撞的两个物体，碰撞前后的速度都沿同一条直线，它们的动量也都沿这条直线，在这个方向上动量守恒。2非对心碰撞 两球碰撞时，碰撞之前的运动速度与两球心的连线不在同条直线上，碰撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线。这种碰撞称为 ，也叫 。斜碰也遵循动量守恒定律，但情况较复杂，中学阶段不作

4、要求。 注意：发生非对心碰撞的两个小球，可以将小球速度沿球心连线和垂直球心连线两个方向分解，在这两个方向上应用动量守恒定律列式求解。思考与讨论3：（课本16页）请在课本上大致画出碰撞后A球的速度学点 散射1、在粒产物理和核物理中，常常使一束粒子射人物体，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 。2、由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小，所以多数粒子在碰撞后飞向四面八方。微观粒子之间的碰撞通常被视为完全弹性碰撞，遵从动量守恒及前后动能相等。英国物理学家 利用弹性碰撞理论成功地发现了中子。思考：碰撞和爆炸有有什么不同？学点 碰撞类问题的拓展碰撞的

5、物理特征是相互作用时间短暂，作用力大。相互作用的两个物体在很多情况下可当作碰撞处理，比如各种打击现象、车辆的挂接、绳的绷紧过程等等。那么对相互作用中两物体相距恰“最近”、相距恰“最远”或恰上升到“最高点”等一类临界问题，求解的关键都是“速度相等”。【典例分析】【例1】 质量m1=10g的小球在光得的水平面上以v1=30cms的速度向右运动，恰遇上质量m2=50 g的小球以v2=10cms的速度向左运动。碰撞后，小球m2恰好静止。那么碰撞后小球m1的速度多大?方向如何?解析 设v1的方向为正方向(向右)，则各球的速度为v1=30cms，v2= 10cms，v2/=0， 据m1v1+m2v2m1v

6、1 /+m2v2 / 解得v1 /= 20cms，负号表示碰撞后m1的运动方向与v1的方向相反，即向左。 点评 本题中的速度方向虽在同一直线上，但有的向右，有的向左，运用动量守恒定律求解时，一定要规定正方向。【例2】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时，下列的结论中正确的应是 ( )AP的速度恰好为零 BP与Q具有相同速度CQ刚开始运动 DQ的速度等于v 解析 P物体接触弹簧后，在弹簧弹力的作用下，P做减速运动，Q物体做加速运动，P、Q间的距离减小，当P、Q两物体速度相等时，

7、弹簧被压缩到最短，所以B正确，A、C错误。由于作用过程中动量守恒，设速度相等时速度为v/，则mv=(m+m) v/，所以弹簧被压缩至最短时，P、Q的速度v/=v/2，故D错误。 点评 用弹簧连着的物体间相互作用时，可类似于弹性碰撞，此类题目常见的有相互作用的物体中出现恰好“最近”“最远”等临界问题，求解的关键点是速度相等【例3】质量M=3kg的木块放在水平桌面上，一个质量为m=5g的子弹以速度v=601m/s水平射入木块中。木块带着子弹在桌面上滑行25cm停下来。试木块与桌面间的动摩擦因数。分析：这个问题有两个物理过程：首先子弹射入木块属于完全非弹性碰撞。接着它们在桌面上做匀减速运动停止。解：

8、根据动量守恒，子弹射入木块满足：木块和子弹在桌面上滑行用动能定理有 两式联立得： 代入数值得：答：木块与桌面间的动摩擦因数为0.2。小结：当物理过程比较复杂时，一定要先把物理过程分析清楚再求解。在解题过程中，先把方程列好再求解，不要把列方程和解方程混在一起。另外要养成习惯在解题时先将文字方程化成最简形式后再代入数值。【自学检测】（请同学们把课本17页问题与练习做在课本上）1、两个物体相向而行，其中甲的质量为nm，速度为v；乙物的质量是m，速度是nv。两物体发生弹性正碰后甲的速率为，乙的速率为，甲、乙两物体动能之比是。2、甲物体在光滑水平面上运动速度v1，与静止的乙物体相碰，碰撞过程中无机械能损

9、失，下列结论正确的是：A乙的质量等于甲的质量时，碰撞后乙的速度为v1B乙的质量远远小于甲的质量时，碰撞后乙的速率是2v1C乙的质量远远大于甲的质量时，碰撞后甲的速率是v1D碰撞过程甲对乙做的功大于乙动能的增量3、以速度v运动的甲物体与静止的乙物体碰撞后的共同速度的大小，取决于（1）甲的质量，（2）乙的质量，（3）甲的速度，（4）甲的动量A只有（1） B只有（1）（2）（3）或只有（2）（4）C只有（4） D以上答案均不对4、长为1m的细绳，能承受的最大拉力为46N，用此绳悬挂质量为099kg的物块处于静止状态，如图所示，一颗质量为10g的子弹，以水平速度vo射人物块内，并留在其中。若子弹射人物

10、块内时细绳恰好不断裂，g取10m/s2，则子弹射人物块前速度v。最大为 m/s。5、在气垫导轨上，一个质量为600g的滑块以15cm/s的速度与另一个质量为400g、速度为10cm/s方向相反的滑块迎面相撞，碰撞后两个滑块并在一起，求碰撞后滑块速度的大小和方向。6、速度为103m/s的氦核与静止的质子发生正碰，氦核的质量是质子的4倍，碰撞时弹性的，求碰撞后两个粒子的速度。【拓展提升】1、甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动，已知它们的动量分别是5 kg·m/s和7 kg·m,/s，甲追上乙并发生碰撞，碰撞后乙球的动量变为10kg·ms，则两球质量m甲与m乙的关系可能

11、是学案装订线内不要答题 A、 m乙=m甲 B、 m乙=2m甲 C、4m甲=m乙 D、m乙=6m甲2、带有14光滑圆弧轨道质量为M的滑车静止置于光滑水平面上，如图所示，一质量也为M的小球以速度v0水平冲上滑车，到达某一高度后，小球又返回车的左端，则( )A小球以后将向左做平抛运动B小球将做自由落体运动C此过程小球对小车做的功为Mv02/2D小球在弧形槽上升的最大高度为vo2/2g；3、（选做）如图所示，具有一定质量的小球A固定在轻杆一端，另一端挂在小车支架的O点。用手将小球拉至水平，此时小车静止于光滑水平面上，放手让小球摆下与B处固定的橡皮泥碰击后粘在一起，则在此过程中小车将 ( )A向右运动B

12、向左运动C静止不动 D小球下摆时，车向左运动后又静止4、在高1.25m的水平桌面上放一个0.5kg的木块，0.1kg的橡皮泥以30m/s的水平速度粘到木块上，木块在桌面上滑行1.5m后离开桌子落到离桌边2m的地方。求木块与桌面间的动摩擦因数。5、（选做）如图所示半圆轨道直径BC=0.8m，水平轨道上AB=1.6m。的弹性球。若处开始下滑与静止在发生正碰，碰后点抛出后又与相碰，求：（1） 运动至C点时对轨道的压力；（2） 开始下滑的高度。（g取10m/s2）【当堂检测】在光滑的水平面上，甲物体以速度与静止的乙物体相碰，碰撞时无机械能损失。若甲的质量是乙的，碰后甲运动的速度为，乙物体的速度为，两者

13、运动方向。【小结与反思】【补充例题】例1 两个弹性球用两根长L=1.0m的细绳悬吊在同一位置（如图），已知=0.8kg。把m1拉成水平状态后释放。求：（1）两球相碰后各自上升的高度？（2）欲使两球相碰后能上升同样的高度，那么两球的质量应满足什么关系。分析：先分析物理过程。首先，m1球下摆过程遵循机械能守恒；接下来是两球碰撞过程，因为两球是弹性的，所以这个过程遵循弹性正碰的规律；最后一个过程是两球在最低点相碰后具有一定的速度再次弹起，也遵循机械能守恒。解：设球摆到最低点的势能为零及水平向右的方向为正。球m1下摆满足两球发生弹性正碰，满足： 两球弹开后分别上摆，则满足 将（1）、（2）、（3）、（

14、4）、（5）式联立可得：代入数值： 欲使两球最后能摆的一样高，即（6）、（7）两式相等。则经解得 答：（1）相碰后球（2）欲使两球上升同样的高度两球质量应满足。例2 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  （ ）ApA=-3kgm/s；pB =3kgm/s BpA=3kgm/s；pB =3kgm/sCpA=-10kgm/s；pB =10kgm/s DpA=3kgm/s；pB =-3kgm/s（1）提问：解决此类问题的依据是什么？系统动量守恒；系统的总动能不能增加；系统总能量的减少量不能大于发生完全非弹性碰撞时的能量减少量；碰撞中每个物体动量的增量方向一定与受力方向相同；如碰撞后向同方向运动，则后面物体的速度不能大于前面物体的速度（2）提问：题目仅给出两球的动量，如何比较碰撞过程中的能量变化？回忆的关系（3）提问：题目没有直接给出两球的质量关系，如何找到质量关系？认真读题，挖掘隐含的质量关系，即A追上B并相碰撞，所以，即 ，（4）最后得到正确答案为A【例3】如图所示，A、B、C三木块的质量分别为 ，A和B紧靠着放在光滑的水平面上，C以 m/s的水平初速度沿A的上表