人民教育出版版選修35碰撞最新學(xué)案

1、學(xué)案裝訂線內(nèi)不要答題第十六章 動(dòng)量守恒定律第4節(jié) 碰撞【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、認(rèn)識(shí)彈性碰撞與非彈性碰撞、對(duì)心碰撞與非對(duì)心碰撞，了解微粒的散射。2、通過(guò)體會(huì)碰撞中動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒與否，體會(huì)動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用。3、感受不同碰撞的區(qū)別，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的精神?！局仉y點(diǎn)】 重點(diǎn)是用動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律討論碰撞問(wèn)題，難點(diǎn)是對(duì)各種碰撞問(wèn)題的理解?！拘抡n導(dǎo)入】碰撞過(guò)程是物體之間相互作用時(shí)間非常短暫的一種特殊過(guò)程，從前兩節(jié)的分析可以看到，碰撞過(guò)程遵從動(dòng)量守恒定律。那么，碰撞過(guò)程也一定遵從機(jī)械能守恒定律嗎？【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】學(xué)點(diǎn) 彈性碰撞和非彈性碰撞思考與討論1：（課本18頁(yè)）把分析推理計(jì)算的過(guò)程

2、寫在下邊1、定義如果碰撞過(guò)程中機(jī)械能守恒，這樣的碰撞叫做 。如果碰撞過(guò)程中機(jī)械能不守恒，這樣的碰撞叫做 。碰撞后兩物體粘在一起的碰撞叫 碰撞，這種碰撞機(jī)械能損失最大。近代物理學(xué)中，經(jīng)常遇到的是微觀粒子間的碰撞。微觀粒子碰撞時(shí)沒(méi)有能量損失，所以我們重點(diǎn)研究彈性碰撞。2、研究彈性碰撞思考與討論2：（課本14頁(yè)）請(qǐng)寫出彈性碰撞之后速度的推導(dǎo)計(jì)算過(guò)程總結(jié)：物體m1以速度v1與原來(lái)靜止的物體m2發(fā)生彈性碰撞后他們的速度分別為 說(shuō)明：a、若m1= m2，則v1/ = 、 v2/= b、若m1 m2，則v1/ = 、 v2/= c、若m1 m2，則v1/ = 、 v2/= 拓展：若在一光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量

3、分別為m1、m2的剛性小球A和B，以初速度v1、v2運(yùn)動(dòng)，若它們能發(fā)生碰撞（為一維彈性碰撞），碰撞后它們的速度分別為v1/和v2/分別是多大？學(xué)點(diǎn) 對(duì)心碰撞和非對(duì)心碰撞1對(duì)心碰撞 兩球碰撞時(shí)，碰撞之前球的運(yùn)動(dòng)速度與兩球心的連線在同條直線上，碰撞之后兩球的速度仍沿著這條直線，這種碰撞稱為 ，也叫 。 注意：發(fā)生對(duì)心碰撞的兩個(gè)物體，碰撞前后的速度都沿同一條直線，它們的動(dòng)量也都沿這條直線，在這個(gè)方向上動(dòng)量守恒。2非對(duì)心碰撞 兩球碰撞時(shí)，碰撞之前的運(yùn)動(dòng)速度與兩球心的連線不在同條直線上，碰撞之后兩球的速度都會(huì)偏離原來(lái)兩球心的連線。這種碰撞稱為 ，也叫 。斜碰也遵循動(dòng)量守恒定律，但情況較復(fù)雜，中學(xué)階段不作

4、要求。 注意：發(fā)生非對(duì)心碰撞的兩個(gè)小球，可以將小球速度沿球心連線和垂直球心連線兩個(gè)方向分解，在這兩個(gè)方向上應(yīng)用動(dòng)量守恒定律列式求解。思考與討論3：（課本16頁(yè)）請(qǐng)?jiān)谡n本上大致畫出碰撞后A球的速度學(xué)點(diǎn) 散射1、在粒產(chǎn)物理和核物理中，常常使一束粒子射人物體，粒子與物體中的微粒碰撞。這些微觀粒子相互接近時(shí)并不發(fā)生直接接觸，這種微觀粒子的碰撞叫做 。2、由于粒子與物質(zhì)微粒發(fā)生對(duì)心碰撞的概率很小，所以多數(shù)粒子在碰撞后飛向四面八方。微觀粒子之間的碰撞通常被視為完全彈性碰撞，遵從動(dòng)量守恒及前后動(dòng)能相等。英國(guó)物理學(xué)家 利用彈性碰撞理論成功地發(fā)現(xiàn)了中子。思考：碰撞和爆炸有有什么不同？學(xué)點(diǎn) 碰撞類問(wèn)題的拓展碰撞的

5、物理特征是相互作用時(shí)間短暫，作用力大。相互作用的兩個(gè)物體在很多情況下可當(dāng)作碰撞處理，比如各種打擊現(xiàn)象、車輛的掛接、繩的繃緊過(guò)程等等。那么對(duì)相互作用中兩物體相距恰“最近”、相距恰“最遠(yuǎn)”或恰上升到“最高點(diǎn)”等一類臨界問(wèn)題，求解的關(guān)鍵都是“速度相等”。【典例分析】【例1】 質(zhì)量m1=10g的小球在光得的水平面上以v1=30cms的速度向右運(yùn)動(dòng)，恰遇上質(zhì)量m2=50 g的小球以v2=10cms的速度向左運(yùn)動(dòng)。碰撞后，小球m2恰好靜止。那么碰撞后小球m1的速度多大?方向如何?解析 設(shè)v1的方向?yàn)檎较?向右)，則各球的速度為v1=30cms，v2= 10cms，v2/=0， 據(jù)m1v1+m2v2m1v

6、1 /+m2v2 / 解得v1 /= 20cms，負(fù)號(hào)表示碰撞后m1的運(yùn)動(dòng)方向與v1的方向相反，即向左。 點(diǎn)評(píng) 本題中的速度方向雖在同一直線上，但有的向右，有的向左，運(yùn)用動(dòng)量守恒定律求解時(shí)，一定要規(guī)定正方向?！纠?】如圖所示，P物體與一個(gè)連著彈簧的Q物體正碰，碰撞后P物體靜止，Q物體以P物體碰撞前速度v離開(kāi)，已知P與Q質(zhì)量相等，彈簧質(zhì)量忽略不計(jì)，那么當(dāng)彈簧被壓縮至最短時(shí)，下列的結(jié)論中正確的應(yīng)是 ( )AP的速度恰好為零 BP與Q具有相同速度CQ剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng) DQ的速度等于v 解析 P物體接觸彈簧后，在彈簧彈力的作用下，P做減速運(yùn)動(dòng)，Q物體做加速運(yùn)動(dòng)，P、Q間的距離減小，當(dāng)P、Q兩物體速度相等時(shí)，

7、彈簧被壓縮到最短，所以B正確，A、C錯(cuò)誤。由于作用過(guò)程中動(dòng)量守恒，設(shè)速度相等時(shí)速度為v/，則mv=(m+m) v/，所以彈簧被壓縮至最短時(shí)，P、Q的速度v/=v/2，故D錯(cuò)誤。 點(diǎn)評(píng) 用彈簧連著的物體間相互作用時(shí)，可類似于彈性碰撞，此類題目常見(jiàn)的有相互作用的物體中出現(xiàn)恰好“最近”“最遠(yuǎn)”等臨界問(wèn)題，求解的關(guān)鍵點(diǎn)是速度相等【例3】質(zhì)量M=3kg的木塊放在水平桌面上，一個(gè)質(zhì)量為m=5g的子彈以速度v=601m/s水平射入木塊中。木塊帶著子彈在桌面上滑行25cm停下來(lái)。試木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。分析：這個(gè)問(wèn)題有兩個(gè)物理過(guò)程：首先子彈射入木塊屬于完全非彈性碰撞。接著它們?cè)谧烂嫔献鰟驕p速運(yùn)動(dòng)停止。解：

8、根據(jù)動(dòng)量守恒，子彈射入木塊滿足：木塊和子彈在桌面上滑行用動(dòng)能定理有 兩式聯(lián)立得： 代入數(shù)值得：答：木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2。小結(jié)：當(dāng)物理過(guò)程比較復(fù)雜時(shí)，一定要先把物理過(guò)程分析清楚再求解。在解題過(guò)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。另外要養(yǎng)成習(xí)慣在解題時(shí)先將文字方程化成最簡(jiǎn)形式后再代入數(shù)值。【自學(xué)檢測(cè)】（請(qǐng)同學(xué)們把課本17頁(yè)問(wèn)題與練習(xí)做在課本上）1、兩個(gè)物體相向而行，其中甲的質(zhì)量為nm，速度為v；乙物的質(zhì)量是m，速度是nv。兩物體發(fā)生彈性正碰后甲的速率為，乙的速率為，甲、乙兩物體動(dòng)能之比是。2、甲物體在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)速度v1，與靜止的乙物體相碰，碰撞過(guò)程中無(wú)機(jī)械能損

9、失，下列結(jié)論正確的是：A乙的質(zhì)量等于甲的質(zhì)量時(shí)，碰撞后乙的速度為v1B乙的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于甲的質(zhì)量時(shí)，碰撞后乙的速率是2v1C乙的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于甲的質(zhì)量時(shí)，碰撞后甲的速率是v1D碰撞過(guò)程甲對(duì)乙做的功大于乙動(dòng)能的增量3、以速度v運(yùn)動(dòng)的甲物體與靜止的乙物體碰撞后的共同速度的大小，取決于（1）甲的質(zhì)量，（2）乙的質(zhì)量，（3）甲的速度，（4）甲的動(dòng)量A只有（1） B只有（1）（2）（3）或只有（2）（4）C只有（4） D以上答案均不對(duì)4、長(zhǎng)為1m的細(xì)繩，能承受的最大拉力為46N，用此繩懸掛質(zhì)量為099kg的物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，一顆質(zhì)量為10g的子彈，以水平速度vo射人物塊內(nèi)，并留在其中。若子彈射人物

10、塊內(nèi)時(shí)細(xì)繩恰好不斷裂，g取10m/s2，則子彈射人物塊前速度v。最大為 m/s。5、在氣墊導(dǎo)軌上，一個(gè)質(zhì)量為600g的滑塊以15cm/s的速度與另一個(gè)質(zhì)量為400g、速度為10cm/s方向相反的滑塊迎面相撞，碰撞后兩個(gè)滑塊并在一起，求碰撞后滑塊速度的大小和方向。6、速度為103m/s的氦核與靜止的質(zhì)子發(fā)生正碰，氦核的質(zhì)量是質(zhì)子的4倍，碰撞時(shí)彈性的，求碰撞后兩個(gè)粒子的速度?！就卣固嵘?、甲、乙兩球在光滑水平軌道上同向運(yùn)動(dòng)，已知它們的動(dòng)量分別是5 kg·m/s和7 kg·m,/s，甲追上乙并發(fā)生碰撞，碰撞后乙球的動(dòng)量變?yōu)?0kg·ms，則兩球質(zhì)量m甲與m乙的關(guān)系可能

11、是學(xué)案裝訂線內(nèi)不要答題 A、 m乙=m甲 B、 m乙=2m甲 C、4m甲=m乙 D、m乙=6m甲2、帶有14光滑圓弧軌道質(zhì)量為M的滑車靜止置于光滑水平面上，如圖所示，一質(zhì)量也為M的小球以速度v0水平?jīng)_上滑車，到達(dá)某一高度后，小球又返回車的左端，則( )A小球以后將向左做平拋運(yùn)動(dòng)B小球?qū)⒆鲎杂陕潴w運(yùn)動(dòng)C此過(guò)程小球?qū)π≤囎龅墓镸v02/2D小球在弧形槽上升的最大高度為vo2/2g；3、（選做）如圖所示，具有一定質(zhì)量的小球A固定在輕桿一端，另一端掛在小車支架的O點(diǎn)。用手將小球拉至水平，此時(shí)小車靜止于光滑水平面上，放手讓小球擺下與B處固定的橡皮泥碰擊后粘在一起，則在此過(guò)程中小車將 ( )A向右運(yùn)動(dòng)B

12、向左運(yùn)動(dòng)C靜止不動(dòng) D小球下擺時(shí)，車向左運(yùn)動(dòng)后又靜止4、在高1.25m的水平桌面上放一個(gè)0.5kg的木塊，0.1kg的橡皮泥以30m/s的水平速度粘到木塊上，木塊在桌面上滑行1.5m后離開(kāi)桌子落到離桌邊2m的地方。求木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。5、（選做）如圖所示半圓軌道直徑BC=0.8m，水平軌道上AB=1.6m。的彈性球。若處開(kāi)始下滑與靜止在發(fā)生正碰，碰后點(diǎn)拋出后又與相碰，求：（1） 運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力；（2） 開(kāi)始下滑的高度。（g取10m/s2）【當(dāng)堂檢測(cè)】在光滑的水平面上，甲物體以速度與靜止的乙物體相碰，碰撞時(shí)無(wú)機(jī)械能損失。若甲的質(zhì)量是乙的，碰后甲運(yùn)動(dòng)的速度為，乙物體的速度為，兩者

13、運(yùn)動(dòng)方向?！拘〗Y(jié)與反思】【補(bǔ)充例題】例1 兩個(gè)彈性球用兩根長(zhǎng)L=1.0m的細(xì)繩懸吊在同一位置（如圖），已知=0.8kg。把m1拉成水平狀態(tài)后釋放。求：（1）兩球相碰后各自上升的高度？（2）欲使兩球相碰后能上升同樣的高度，那么兩球的質(zhì)量應(yīng)滿足什么關(guān)系。分析：先分析物理過(guò)程。首先，m1球下擺過(guò)程遵循機(jī)械能守恒；接下來(lái)是兩球碰撞過(guò)程，因?yàn)閮汕蚴菑椥缘?，所以這個(gè)過(guò)程遵循彈性正碰的規(guī)律；最后一個(gè)過(guò)程是兩球在最低點(diǎn)相碰后具有一定的速度再次彈起，也遵循機(jī)械能守恒。解：設(shè)球擺到最低點(diǎn)的勢(shì)能為零及水平向右的方向?yàn)檎?。球m1下擺滿足兩球發(fā)生彈性正碰，滿足： 兩球彈開(kāi)后分別上擺，則滿足 將（1）、（2）、（3）、（

14、4）、（5）式聯(lián)立可得：代入數(shù)值： 欲使兩球最后能擺的一樣高，即（6）、（7）兩式相等。則經(jīng)解得 答：（1）相碰后球（2）欲使兩球上升同樣的高度兩球質(zhì)量應(yīng)滿足。例2 在光滑水平面上，有A、B兩個(gè)小球向右沿同一直線運(yùn)動(dòng)，取向右為正，兩球的動(dòng)量分別是pA=5kgm/s，pB=7kgm/s，如圖所示若能發(fā)生正碰，則碰后兩球的動(dòng)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）提問(wèn)：解決此類問(wèn)題的依據(jù)是什么？系統(tǒng)動(dòng)量守恒；系統(tǒng)的總動(dòng)能不能增加；系統(tǒng)總能量的減少量不能大于發(fā)生完全非彈性碰撞時(shí)的能量減少量；碰撞中每個(gè)物體動(dòng)量的增量方向一定與受力方向相同；如碰撞后向同方向運(yùn)動(dòng)，則后面物體的速度不能大于前面物體的速度（2）提問(wèn)：題目?jī)H給出兩球的動(dòng)量，如何比較碰撞過(guò)程中的能量變化？回憶的關(guān)系（3）提問(wèn)：題目沒(méi)有直接給出兩球的質(zhì)量關(guān)系，如何找到質(zhì)量關(guān)系？認(rèn)真讀題，挖掘隱含的質(zhì)量關(guān)系，即A追上B并相碰撞，所以，即 ，（4）最后得到正確答案為A【例3】如圖所示，A、B、C三木塊的質(zhì)量分別為 ，A和B緊靠著放在光滑的水平面上，C以 m/s的水平初速度沿A的上表