高中物理 1.4 美妙的守恒定律精品 沪科选修35

1．4美妙的守恒定律.

核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练1．4

课标定位.学习目标：1.理解什么是弹性碰撞和非弹性碰撞，并能进行相应计算．2．了解什么是完全非弹性碰撞，知道发生完全非弹性碰撞时机械能损失最大．重点难点：弹性碰撞和非弹性碰撞的区别与应用．课标定位.课前自主学案一、研究碰撞中的动能1．动量和动能在常见的碰撞中一般来说动量是守恒的，_____不一定是守恒的．动能.2．弹性碰撞和非弹性碰撞(1)弹性碰撞：碰撞过程中动量和______都守恒，即碰撞前后系统动量守恒，系统的_____守恒．(2)非弹性碰撞：碰撞过程中动量守恒，____不守恒，碰撞后系统的总动能________碰撞前系统的总动能．(3)完全非弹性碰撞：碰撞后两物体_______________，具有相同的速度，这种碰撞系统动能损失_______．动能动能动能小于“合”为一体最大.3．正碰和斜碰按物体碰撞前后运动方向是否沿同一直线，可将碰撞分为正碰和斜碰．(1)正碰：两小球碰撞时的相对速度沿着连心线方向，称为正碰．(2)斜碰：两小球碰撞前的相对速度不在连心线上，称为斜碰．.思考感悟1．“台球天才”丁俊晖以他高超的技艺为世界斯诺克运动带来了一个新鲜的中国元素，如果白色球与红色球质量相等，丁俊晖击出白色球速度为v0与静止的红色球碰后，能出现两球速度大小都是v.方向不同的精彩情景吗？提示：不能．因碰后的总动能大于碰前的总动能．.二、研究弹性碰撞1．压缩过程球A碰球B，接触后均被压缩而发生形变，由此产生弹力，使球A减速，球B加速，直到两球的速度相等，压缩过程结束．该过程中_______逐渐减少，__________逐渐增加．当速度相等时，____________达到最大，而________减至最小．动能弹性势能弹性势能动能.2．恢复过程由于弹力的作用，球A继续减速，球B继续加速，使球B的速度大于球A的速度，两球的形变逐渐减小，当两球即将分离的瞬间，形变完全消失．这一过程称为恢复过程，该过程中__________逐渐减小，_______逐渐增加，当形变完全消失时，系统的___________为零，而______重新达到最大．弹性势能动能弹性势能动能.m1v1′＋m2v2′.相同.(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，碰撞前后两球_______互换．相反速度.思考感悟2．质量相等的两个物体发生碰撞，一定交换速度吗？提示：质量相等的两个物体只有发生一维的弹性碰撞时，系统动量守恒，总动能守恒，才会交换速度，否则不会交换速度．.三、自然之美——物理学中的守恒定律在物理学中我们学过的守恒定律有：机械能守恒定律、________守恒定律、______守恒定律、______守恒定律、能量守恒定律等．物理学的每一个守恒定律中都有一个守恒量，这反映了各种运动形式间的联系和统一，表现了物理学的和谐统一美．动量电荷质量.核心要点突破一、对碰撞问题的深入理解1．碰撞过程的特点(1)发生碰撞的物体间一般作用力很大，作用的时间很短，各物体作用前后各自动量变化显著，物体在作用时间内的位移可忽略．(2)即使碰撞过程中系统所受合力不等于零，由于内力远大于外力，作用时间又很短，所以外力的作用可忽略，认为系统的动量是守恒的．.(3)若碰撞过程中没有其他形式的能转化为机械能，则系统碰后的总机械能不可能大于碰前系统机械能．(4)对于弹性碰撞，碰撞前后无动能损失；对于非弹性碰撞，碰撞前后有动能损失；对于完全非弹性碰撞，碰撞前后动能损失最大．.2．碰撞过程的分析判断依据在所给的条件不足的情况下，碰撞结果有各种可能，但不管哪种结果必须同时满足以下三条(1)系统的总动量守恒．(2)系统的动能不增加，即Ek1′＋Ek2′≤Ek1＋Ek2.(3)符合实际情况，如碰后两者同向运动，应有v前＞v后，若不满足，则该碰撞过程不可能．.特别提醒：应用动量守恒定律求解碰撞问题，需要确定碰撞前后系统的动量．碰撞前的动量是指即将发生碰撞那一时刻系统的动量；碰撞后的动量是指碰撞刚结束那一时刻系统的动量．.二、爆炸与碰撞的异同1．爆炸与碰撞的共同点是：物理过程剧烈，系统内物体相互作用内力很大．过程持续时间极短，可认为系统满足动量守恒．2．爆炸与碰撞的不同点是：爆炸有其他形式的能转化为动能，所以动能增加；弹性碰撞时动能不变，而非弹性碰撞时通常动能要损失，动能转化为内能，动能减小．但两种情况都满足能量守恒，总能量保持不变．.特别提醒：宏观物体碰撞时一般相互接触，微观粒子的碰撞不一定接触，但只要符合碰撞的特点，就可认为是发生了碰撞．.即时应用(即时突破，小试牛刀)手榴弹在离地高h处时的速度方向恰好沿水平方向，速度大小为v，此时，手榴弹炸裂成质量相等的两块，设消耗的火药质量不计，爆炸后前半块的速度方向仍沿水平向左，速度大小为3v，那么两块弹片落地点之间的水平距离多大？..课堂互动讲练碰撞中的动量和动能类型一例1如图1－4－1所示，在光滑的水平支撑面上，有A、B两个小球．A球动量为10kg·m/s，B球动量为12kg·m/s.A球追上B球并相碰，碰撞后，A球动量变为8kg·m/s，方向没变，则A、B两球质量的比值可能为(

)图1－4－1.A．0.5

B．0.6C．0.65 D．0.75【思路点拨】两球相碰过程遵守动量守恒定律，不一定遵守动能守恒，但条件是碰撞后系统的动能不能增加．...【答案】

BC【规律总结】在对问题的估算中，需同时对多种结果综合考虑，给出对结果的最后预测．.碰撞与运动学知识的综合应用类型二例2

(2020年高考四川理综卷)随着机动车数量的增加，交通安全问题日益凸显．分析交通违法事例，将警示我们遵守交通法规，珍惜生命．一货车严重超载后的总质量为49t，以54km/h的速率匀速行驶，发现红灯时司机刹车，货车即做匀减速直线运动，加速度的大小为2.5m/s2，若超载货车刹车时正前方25m处停着总质量为1t的轿车，两车将发生碰撞，设相互作用0.1s后获得相同速度，问货车对轿车的平均冲力多大？.【思路点拨】从匀变速直线运动公式求出碰前的速度，以之为初动量，利用动量守恒定律得出共同速度；然后用隔离法单独研究轿车，对其应用动量定理求平均冲力．..【答案】

9.8×104N【规律总结】分析此类问题要明确物体相互作用的过程，搞清哪个过程满足动量守恒定律，哪个过程用匀变速直线运动，平抛运动知识求解，且明确各个过程的连结物理量速度．.用动量守恒定律解决爆炸类问题类型三例3有一大炮竖直向上发射炮弹．炮弹的质量为M＝6.0kg(内含炸药的质量可以忽略不计)，射出的初速度v0＝60m/s.当炮弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两片，其中一片质量为m＝4.0kg.现要求这一片不能落到以发射点为圆心，以R＝600m为半径的圆周范围内，则刚爆炸完时两弹片的总动能至少多大？(g＝10m/s2，忽略空气阻力).【思路点拨】火药爆炸时内力远大于重力，所以爆炸时动量守恒，然后利用平抛运动求出其中一片爆炸后速度即可求解．..【答案】

6.0×104J【规律总结】操作过程中产生的化学能等于机械能的增加量．.变式训练在沙堆上有一木块，质量M＝5kg，木块上放一爆竹，质量m＝0.10kg.点燃爆竹后木块陷入沙中深5cm，若沙对木块的阻力恒为58N，不计爆竹中火药质量和空气阻力．求爆竹上升的最大高度．..答案：20m..9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黄叶树，灯下白头人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:11:03PM11、以我独沈久，愧君相见频。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海别，几度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍见翻疑梦，相悲各问年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他乡生白发，旧国见青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行动出成果，工作出财富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、没有失败，只有暂时停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:11:03PM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香积寺，数里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荆门九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天气晚来秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、杨柳散和风，青山澹吾虑。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:11:03PM11、越是没有本领的就越加自命不凡。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、业余生活要有意义，不要越轨。2023/