选修3-5 第十六章16.4碰撞

选修3-5第十六章第4节碰撞6/23/20241引入在第一节我们学习碰撞过程中的守恒量第二节学习动量守恒定律这节我们比较详细学习碰撞6/23/20242教学三维目标1.知识与技能⑴了解弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞，会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题。⑵了解对心碰撞和非对心碰撞。⑶加深对动量守恒定律和机械能守恒定律的理解，能运用这两个定律解决一些简单的与生产、生活相关的实际问题。6/23/202432.过程与方法通过了解散射和中子的发现过程，体会理论对实践的指导作用，进一步了解动量守恒定律的普适性。3.情感态度与价值观中子的发现过程体现了科学的猜想和科学精神的重要性，让学生明白，认识和掌握了规律之后，能够对人类的认识活动和生产活动产生巨大的推动作用。

6/23/20244新课一、弹性碰撞和非弹性碰撞1.碰撞：1）历史上对碰撞物体的研究：著名的物理学家如伽利略、马略特、牛顿、笛卡尔、惠更斯等都先后进行了一系列的实验总结出碰撞规律，为动量守恒定律的建立奠定了基础。6/23/202452）生活中的各种碰撞现象打台球撞车打桩机打桩6/23/202463）定义：碰撞：两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产生非常大的相互作用。4）特点：相互作用时间短，作用力变化快和作用力的峰值大。因此其他外力可以忽略不计，遵守动量守恒定律。6/23/202475）碰撞的种类

(1)弹性碰撞：满足动量守恒和机械能守恒（讨论）

(2)非弹性碰撞：满足动量守恒，但机械能不守恒

(3)完全非弹性碰撞：两物体相碰后黏合为一个整体，这种碰撞能量损失最多．6/23/20248(1)弹性碰撞：两物体碰撞后形变能完全恢复，则没有能量损失，碰撞前后两小球构成的系统的动能相等，这样的碰撞为弹性碰撞。(2)非弹性碰撞：若两物体碰撞后它们的形变不能完全恢复原状，这时将有一部分动能转化为内能，碰撞前后系统的动能不再相等，我们称这样的碰撞为非弹性碰撞。(3)完全非弹性碰撞：两物体碰撞后粘合在一起，这时系统动能损失最大，这样的碰撞称为完全非弹性碰撞。6/23/20249二、对心碰撞和非对心碰撞、散射1.对心碰撞:碰撞前后,物体的运动方向在同一直线上,也叫正碰,是在一维直线上发生的碰撞.2.非对心碰撞:碰撞前后物体的运动方向不在同一直线上,也叫斜碰,是在二维平面上发生的碰撞.6/23/202410三对心弹性正碰的讨论在光滑水平面上质量为m1的小球以速度为v1与质量为m2的静止的小球发生弹性正碰,如图所示,根据动量守恒定律m1v1=m1v1′+m2v2′①

6/23/202411(1)若m1=m2,即两物体质量相等.这时m1-m2=0,m1+m2=2m1根据以上两式v1′=0v2′=v1表示碰后两物体交换速度.(2)若m1>m2,则m1-m2>0,可得v1′>0,v2′>0则表示v1′和v2′都与v1方向相同,如果m1＞＞m2,则m1-m2≈m1,m1+m2≈m1,解得v1′=v1,v2′=2v1表示m1的速度不变,m2以速度2v1被撞出去.6/23/202412(3)若m1<m2,则m1-m2<0,v1′<0表示v1′与v1方向相反,m1被弹回,如果m1＜＜m2,则:

m1-m2≈-m2,

≈0

则v1′=-v1,v2′=0

表示m1以反向的原速率弹回,而m2仍静止.6/23/202413四散射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,这样的碰撞叫做散射.2.散射方向:由于微观粒子发生对心碰撞的概率极小,所以多数粒子碰撞后飞向四面八方.6/23/202414例1:A､B两球在水平光滑直导轨上同向运动,已知它们的动量分别是pA=5kg·m/s,pB=7kg·m/s,A从后面追上B并发生碰撞,碰后B的动量pB′=10kg·m/s,则两球的质量关系可能是()A.mA=mB

B.mB=2mAC.mB=4mA

D.mB=6mAC6/23/202415解析:由题意可知:(1)A､B同向运动且速度vA>vB.(2)A､B两物体的初动量和B物体的末动量.解答此题从三个方面入手分析,先利用动量守恒确定A的末动量,再从能量角度入手,然后从碰撞的合理性,即碰后A的速度vA′不能大于碰后B的速度vB′,这里要掌握一个重要的关系式:动量和动能的相关表达式:p2=2mEk,在好多问题中常用此表达式.由动量守恒定律得pA′=2kg·m/s,由题设vA>vB,即

得mB>1.4mA,故A选项错误.

碰后vB′≥vA′,即≥,则mB≤5mA,则选

项D错误;碰撞过程,动能不能增加,即

推得mB≥mA

故选项B错误,所以选项C正确.6/23/202416例题2速度为m/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，碰撞是弹性碰撞，求碰后两个粒子的速度。解：动量守恒定律：

能量守恒定律：得6/23/2