《類完全非彈性碰撞》教學(xué)設(shè)計_第1頁
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文檔簡介

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載課題:人教版高中物理選修3-5類完全非彈性碰撞教學(xué)設(shè)計一、考點分析:近幾年的高考,碰撞問題是高考試題的重點和熱點,同時它也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點。選修 3-5 模塊之所以頻頻考察此類問題,是因為它所反映出來的物理過程、狀態(tài)變化及能量關(guān)系,能夠全方位地考查同學(xué)們的理解能力、邏輯思維能力及分析推理能力。碰撞問題,由于碰撞時相互作用力“時間短、變化快、量值大”,外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力,所以碰撞過程動量守恒。碰撞問題中, 完全非彈性碰撞是一種特殊的碰撞情況:形變完全不能夠恢復(fù), 機(jī)械能損失達(dá)到最大,遵從動量守恒定律,還具有碰撞雙方碰后的速度相等的運(yùn)動學(xué)特征, 而且是彈性碰撞所必經(jīng)歷之過程,可以說其個

2、性極為突出。雖然近三年高考中主要考察彈性碰撞, 但是鑒于完全非彈性碰撞的特殊性, 二輪復(fù)習(xí)可以針對性的加強(qiáng)這方面內(nèi)容的研究。二、教學(xué)目標(biāo)知識與技能:( 1)了解完全非彈性碰撞在碰撞過程中的個性特點。( 2)了解類完全非彈性碰撞的常見物理模型。( 3)能用動量、能量觀點綜合分析類完全非彈性碰撞問題。過程與方法:通過 “慢鏡頭” 體驗一維碰撞過程中形變量與能量的演變過程,關(guān)注完全非彈性碰撞速度相等的運(yùn)動學(xué)特征,感受碰撞系統(tǒng)機(jī)械能損失最大的能量特點。并將結(jié)論推廣到一般模型的類完全非彈性碰撞問題。情感態(tài)度價值觀:通過對類完全非彈性碰撞問題的研究,體會研究物理問題的一般方法。三、教學(xué)重點 :( 1 )完

3、全非彈性碰撞問題的的運(yùn)動學(xué)特征和能量特點。( 2 )類完全非彈性碰撞模型的能量轉(zhuǎn)化分析。四、教學(xué)用具:ppt 課件、多媒體輔助教學(xué)設(shè)備五、教學(xué)過程:1、導(dǎo)入新課同學(xué)們通過前面的學(xué)習(xí), 對碰撞問題已經(jīng)有了深刻的理解。 碰撞現(xiàn)象是物理學(xué)中極為常見的物理現(xiàn)象, 大到宇宙中的天體, 小到微觀粒子,以及我們的日常生活, 可以說碰撞現(xiàn)象無處不在。碰撞問題也是形形色色、繁雜多樣,其中有一類問題個性鮮明,特點突出,我們這節(jié)課就來探討這一類型的問題:完全非彈性碰撞問題及類完全非彈性碰撞問題。2、進(jìn)行新課一、碰撞過程回顧從系統(tǒng)碰撞過程中是否有動能損失可以將碰撞問題分成兩大類:彈性碰撞和非彈性碰撞;我們先來回顧一下

4、碰撞的全過程:最簡單的彈性碰撞模型(一靜一動):以光滑水平地面上質(zhì)量為m1 、速度為 v 的小球 A 與質(zhì)量為m2 的靜止小球B 發(fā)生正面彈性學(xué)習(xí)必備歡迎下載碰撞為例:【討論 1】完全非彈性碰撞的特點有哪些?( 1)運(yùn)動學(xué)特征: _ ;( 2)動量特征: _ ;( 3)能量特征: _ ;v1完全非彈非性彈碰性撞碰彈撞性v 共碰撞【總結(jié)】( 1)運(yùn)動學(xué)特征:碰后兩者速度相等;( 2)動量特征:系統(tǒng)碰撞過程中動量守恒;( 3)能量特征:小球形變最大,系統(tǒng)損失的動能最多;二、類完全非彈性碰撞的相關(guān)模型【討論 2】常見類完全非彈性碰撞模型, 請分析計算:(1)子彈打擊木塊模型:如圖所示,質(zhì)量為m 的子

5、彈(可以看成質(zhì)點)以速度v0 擊中放在光滑水平面上質(zhì)量為M 的木塊 B ,恰好未穿出,設(shè)子彈在木塊中運(yùn)動時阻力恒為f,求木塊的長度?( 2)彈簧模型:如圖所示,小球的水平面上。現(xiàn)給 A 大值?A 和 B 的質(zhì)量分別為 m 和 M ,固定在輕質(zhì)彈簧的兩端,靜止于光滑以向右的水平速度 v0 ,求兩物體在相對運(yùn)動的過程中,彈性勢能的最( 3)滑板模型:如圖所示,質(zhì)量為m 的小物體(可視為質(zhì)點)放在質(zhì)量為M 的長木板的左端,長木板放在光滑的水平面上?,F(xiàn)讓m 獲得向右的速度v0,若小物體最終沒有從長木板上滑落,兩者間的動摩擦因數(shù)為 。求長木板的長度至少是多少?學(xué)習(xí)必備歡迎下載( 4)曲面模型:如圖所示,

6、在光滑的水平面上有一靜止的光滑曲面滑塊,質(zhì)量為M ?,F(xiàn)有一大小忽略不計的小球,質(zhì)量為m,以速度 v0 沖向滑塊,并進(jìn)入滑塊的光滑軌道,設(shè)軌道足夠高。求小球在軌道上能上升的最大高度?解:設(shè)相應(yīng)的臨界狀態(tài)的速度為v:由動量守恒 (或水平方向動量守恒) :mv0( m M )vMmv02f LL()f2 Mm2Ep mE pmMmv02( Mm)由能量守恒: 12122mg LLMv0mv0( m M ) v2(Mm) g22mghhMv02)(mg2 M上述四個模型, 同學(xué)們在平時的學(xué)習(xí)中較為常見, 從形式上看完全不同。 通過剛才的分析與計算,請同學(xué)們總結(jié)其中的共性和差異。共性:速度相等,系統(tǒng)動量

7、守恒或水平方向動量守恒,系統(tǒng)動能損失最多,均為類完全非彈性碰撞;個性:損失的動能轉(zhuǎn)化為其他形式能的情況不同;我們將發(fā)生相互作用的兩個物體動量守恒或在某一方向動量守恒,而且題目所求的時刻,兩個物體的速度相同。 具有這樣特征的問題稱之為類完全非彈性碰撞問題。 相應(yīng)的物理模型稱之為類完全非彈性碰撞模型。三、類完全非彈性碰撞的組合模型【討論 3】組合模型的處理1、一質(zhì)量為2m的物體 P 靜止于光滑水平地面上,其截面如圖所示圖中ab 為粗糙的水平面,長度為 L;bc 為一光滑斜面, 斜面和水平面通過與ab 和 bc 均相切的長度可忽略的光滑圓弧連接現(xiàn)有一質(zhì)量為 m的木塊以大小為 v0 的水平初速度從 a

8、 點向左運(yùn)動,在斜面上上升的最大高度為 h,返回后在到達(dá) a 點前與物體 P 相對靜止重力加速度為 g. 求:(1) 木塊在 ab 段受到的摩擦力 f ;(2) 木塊最后距 a 點的距離 s.解:( 1)設(shè)木塊和物體P 共同速度為v,兩物體從開始到第一次到達(dá)共同速度過程由動量和能量守恒得:mv 0(m2m)v1 mv 021 (m2m)v 2mgh fL22由得:(2)木塊返回與物體P 第二次達(dá)到共同速度與第一次相同(動量守恒) 全過程能量守恒得:21 (m2m)v 2f(2L -s)1 mv 022學(xué)習(xí)必備歡迎下載由得:2、如圖所示,M=2kg 的小車靜止在光滑的水平面上車面上AB 段是長

9、L=1m的粗糙平面,BC部分是半徑R=0.6m 的光滑 1/4 圓弧軌道,今有一質(zhì)量m=1kg的金屬塊以水平向右、大小為 v0=5m/s 的速度滑上小車的A 端設(shè)金屬塊與AB 面的動摩擦因數(shù) =0.3 ( g 取 10m/s2)求: ( 1)金屬塊能上升的最大高度h。( 2)金屬塊能否返回到 A 點?答案:( 1) h=0.533m( 2)能返回A 點討論:若R=0.4m,結(jié)果如何?四、規(guī)律總結(jié)處理碰撞或類碰撞問題時,若題目所求的時刻,兩個物體的速度相同,可將其定性為類完全非彈性碰撞。 此時系統(tǒng)系統(tǒng)動能損失最大, 往往對應(yīng)題中的一些臨界狀態(tài), 可通過對相應(yīng)過程的能量分析,結(jié)合動量守恒定律求解問

10、題。五、作業(yè)布置一輕質(zhì)彈簧的兩端連接兩滑塊A 和 B,已知 mA 0.99 kg,mB 3 kg,放在光滑水平面上,開始時彈簧處于原長,現(xiàn)滑塊 A 被水平飛來的質(zhì)量為 mC 10 g ,速度 v0=400 m/s 的子彈擊中,且沒有穿出,如圖所示,求:以后運(yùn)動過程中彈簧的最大彈性勢能?!敬鸢浮?6J例:如圖所示, 一個質(zhì)量為 9m的木塊 A(可看作質(zhì)點 ) 放在長度為 L、質(zhì)量為 10m的平板小車 B 的右端,一顆質(zhì)量為 m、速度為 v0 的子彈從右側(cè)射入木塊 A 中,使木塊 A 和子彈一起相對于小車 B 滑動若木塊 A 恰好不從小車 B 上滑下,求:(1) 子彈射入木塊 A時,它們的共同速度和系統(tǒng)損失的機(jī)械能;(2) 木塊與小車之間的動摩擦因數(shù)【解析】 (1) 子彈與木塊相互作用的時間極短,由動量守恒定律 mv0 (m 9m)v1解得: v1 0.1v 0由能量守恒定律可知,損失的機(jī)械能121292E 2mv2(m 9m)v 20mv .010(2) 木塊 A和子彈一起相對于小車B 滑動,由動量守恒定律( m 9m) v1 (10 m m9m) v2由功能關(guān)系得1212 ( m 9m) v1(10 m m 9m) v2( m 9m) gL222v0聯(lián)立解得: 400gL.29 2v0【答案】(1)0.1 v020m

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