高中物理第十六章動(dòng)量守恒定律4碰撞課堂互動(dòng)學(xué)案新人教版選修3-5

1、4碰撞課堂互動(dòng)三點(diǎn)剖析、碰撞1 .碰撞的特點(diǎn)：相互作用的時(shí)間極短，平均作用力很大，因此，由相互碰撞的物體組成的系統(tǒng)，外力通常遠(yuǎn)小于內(nèi)力，可以忽略不計(jì)，系統(tǒng)在碰撞過程中動(dòng)量守恒2 .碰撞的種類(1)彈性碰撞：滿足動(dòng)量守恒和動(dòng)能守恒.即mvi+mv2=mvi'+mtv2'mvi2+n2V22=mv/2+m2V2f2.2222(2)非彈性碰撞：滿足動(dòng)量守恒，但動(dòng)能不守恒.即mvi+mv2=mvi'+m>V2zmivi2+n2V22>mv/2+工m2v2，2.2 222(3)完全非彈性碰撞：兩物體相碰后黏合為一個(gè)整體，這種碰撞能量損失最多.則有mvi+mv2=(mi

2、+m2)v'imd+imi(mi+m)v2223 .關(guān)于“碰撞前”和“碰撞后”的含義碰撞前的動(dòng)量是指即將發(fā)生碰撞那一時(shí)刻的動(dòng)量，而不是指發(fā)生碰撞之前某一時(shí)刻的動(dòng)量；碰撞后的動(dòng)量是指碰撞剛結(jié)束那一時(shí)刻的動(dòng)量，而不是指碰撞結(jié)束之后某一時(shí)刻的動(dòng)量.二、子彈打擊木塊問題和人船模型類問題i.子彈打木塊問題子彈打木塊實(shí)際上是一種完全非彈性碰撞.作為一個(gè)典型，它的特點(diǎn)是：子彈以水平速度射向原來靜止的木塊，并留在木塊中跟木塊共同運(yùn)動(dòng).下面從動(dòng)量、能量和牛頓運(yùn)動(dòng)定律等多個(gè)角度來分析這一過程.這類問題一般會存在能量損失，所以解決此類問題時(shí)往往要求應(yīng)用動(dòng)量守恒，再結(jié)合動(dòng)能定理、功能關(guān)系等.因此，這類問題會有

3、一定的難度，要作好準(zhǔn)確的分析2.人船模型問題人和船組成的系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，都不受水平方向外力作用，而在豎直方向處于平衡狀態(tài)，所以系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒條件，系統(tǒng)平均動(dòng)量守恒人船模型問題物理情景較簡單，但物理過程不一定清楚.具體要求分析人在船上運(yùn)動(dòng)時(shí)，船會如何運(yùn)動(dòng)？兩者位移關(guān)系如何？一定要作出物理情景示意圖，找出各自對地位移，此處一定要強(qiáng)調(diào)位移的物理意義.0=m1Vim2V2或mxi=mx2Xi+此二定值三、多體問題對于兩個(gè)以上的物體組成的物體系，由于物體較多，相互作用的情況也不盡相同，這時(shí)往往要根據(jù)作用過程的不同階段，建立多個(gè)守恒方程.或?qū)⑾到y(tǒng)內(nèi)的物體按作用的關(guān)系分成幾個(gè)小系統(tǒng)，分別建立守恒方程

4、，解這類問題時(shí)應(yīng)注意：i(1)正確分析作用過程中各物體狀態(tài)的變化情況，建立運(yùn)動(dòng)模型.如例4,當(dāng)C滑上A后，由于摩擦力作用，將帶動(dòng)A和B一起運(yùn)動(dòng)，直至C滑上B后，AB兩木塊分離，最后C相對靜止在B上，與B以共同速度3m/s運(yùn)動(dòng).(2)分清作用過程中的各個(gè)階段和聯(lián)系各階段的狀態(tài)量(3)合理選取研究對象，既要符合動(dòng)量守恒的條件，又要便于解題(4)畫出作用過程的示意圖，將有助于理解和建立正確的方程各個(gè)擊破【例1】動(dòng)量分別為5kgm/s和6kgm/s的小球A、B沿光滑平面上的同一條直線同向運(yùn)動(dòng)，A追上B并發(fā)生碰撞后，若已知碰撞后A的動(dòng)量減小了2kgm/s,而方向不變，那么AB質(zhì)量之比的可能范圍是多大？思

5、路分析：碰撞過程中系統(tǒng)動(dòng)能不增加；碰前、碰后兩個(gè)物體的位置關(guān)系(不穿越)和速度大小應(yīng)保證其順序合理.解析:八 一、一一，5A能追上 B,說明碰前 va>vb,所以 mA6 一;碰后 AmlB的速度不大于 B的速度,mA8; mB又因?yàn)榕鲎策^程系統(tǒng)動(dòng)能不會增加,52622mA 2mB工正由以上不2mA 2mB等式組解得：3mA98mB7答案：3mAf8mB7溫馨提示：明確所研究的相互作用過程，確定過程的始、末狀態(tài)，即系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的初動(dòng)量和末動(dòng)量的量值或表達(dá)式.類題演練質(zhì)量相同的兩個(gè)小球在光滑水平面上沿連心線同向運(yùn)動(dòng)，球1的動(dòng)量為7kgm/s,球2的動(dòng)量為5kgm/s,當(dāng)球1追上球2時(shí)發(fā)生

6、碰撞，則碰撞后兩球動(dòng)量變化的可能值是()A.Ap1=-1kgm/s,Ap2=1kgm/sB.Ap1=-1kgm/s,Ap2=4kgm/sC.Ap1=-9kgm/s,Ap2=9kgm/sD.Ap1=-12kgm/s,Ap2=10kgm/s解析：據(jù)動(dòng)量守恒可采取代入法，碰前系統(tǒng)動(dòng)量為12kg-m/s,方向?yàn)榍?的運(yùn)動(dòng)方向，可知A選項(xiàng)正確.而B、D不符合動(dòng)量守恒，C雖然動(dòng)量守恒，而能量增大，不符合要求.答案：A【例2】設(shè)質(zhì)量為m的子彈以初速度V0射向靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為M的木塊，并留在木塊中不再射出，子弓t鉆入木塊深度為d.求木塊對子彈的平均阻力的大小和該過程中木塊前進(jìn)的距離.解析：子彈和木塊

7、組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒mv0=(M+m)v設(shè)平均阻力大小為Ff,設(shè)子彈、木塊的位移大小分別為xi、X2,如圖16-4-2所示，顯然有xi-x2=d4對子彈用動(dòng)能定理:對木塊用動(dòng)能定理:相減得：Ff d=圖 16-4-2x 1= mv)2 - m22x 2= - Mv2mv -212 Mm 2(M+m)v =v022(M m)解得平均阻力的大?。篎f =2Mmv02(Mm)d相比得出x2d.m2x2答案：Ff=Mmv。2(Mm)d【例3】質(zhì)量為M=300kg的小船，長為L=3m浮在靜水中.開始時(shí)質(zhì)量為m=60kg的人站在船頭，人和船均處于靜止?fàn)顟B(tài) 解析：人和船運(yùn)動(dòng)的示意圖如圖 向右方向?yàn)檎较颍瑒t有

8、：.若此人從船頭走到船尾，不計(jì)水的阻力，則船將前進(jìn)多遠(yuǎn)？Mx *m（L-x 船）代入數(shù)據(jù)得x船=0.5 m答案：0.5 m【例4】 兩塊厚度相同的木塊圖 16-4-3A和B,緊靠著放在光滑的水平面上，其質(zhì)量分別為m=0.5kg,mB=0.3 kg ,它們的下底面光滑，上表面粗糙；另有一質(zhì)量m=0.1 kg的滑塊C（可視為質(zhì)點(diǎn)），以vc=25 m/s的速度恰好水平地滑到 A的上表面，如圖16-4-4所示，由于摩擦，滑塊 最后停在木塊B上，B和C的共同速度為3.0 m/s.求：木塊A的最終速度Va；（2）滑塊C離開A時(shí)的速度vc/圖 16-4-416-4-3所示.對人和船組成的系統(tǒng)，滿足動(dòng)量守恒條件，取解析：這是一個(gè)由ARC三個(gè)物體組成的系統(tǒng)，以此系統(tǒng)為研究對象，當(dāng)C在AB上滑動(dòng)時(shí)，A、B、C三個(gè)物體間存在相互作用，但在水平方向不存在其他外力作用，因此系統(tǒng)的動(dòng)量守恒.(1)當(dāng)C滑上A后，由于有摩擦力作用，將帶動(dòng)A和B一起運(yùn)動(dòng)，直至C滑上B后，A、B兩木塊分離，分離時(shí)木塊A的速度為va.最后C相對靜止在B上，與B以共同速度vb=3.0m/s運(yùn)動(dòng).由動(dòng)量守恒定律有mv(=nAVA+(mB+m)vbVamcVc(mBmc)VBmA2.6m/s.(2)為計(jì)算vc'，