高中物理彈性碰撞和非彈性碰撞教學(xué)設(shè)計

1.5教學(xué)設(shè)計教學(xué)目標(biāo)1、知道什么是彈性碰撞、非彈性碰撞和完全非彈性碰撞。2、知道兩類碰撞的動能變化特點。3、會用動量、能量的觀點綜合分析、解決一維碰撞問題。教學(xué)重點把握什么是彈性碰撞、非彈性碰撞和完全非彈性碰撞。教學(xué)重點把握碰撞中動量和能量的關(guān)系。教學(xué)過程一、導(dǎo)入課：【教師引入課程】碰撞是自然界中常見的現(xiàn)象。播放碰撞現(xiàn)象的視頻，學(xué)生觀看視頻，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。問題1:你還能說誕生產(chǎn)生活中其他常見的碰撞現(xiàn)象嗎？學(xué)生舉例。2、碰撞有什么特點〔共性〕呢？相互作用時間特點：很短相互作用力特點：很大，內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力運動狀態(tài)變化特點：顯著碰撞過程動量特點:動量守恒你能說說什么是碰撞嗎？碰撞：相對運動的物體〔兩個或兩個以上作用力，它們的運動狀態(tài)發(fā)生顯著變化的過程。二、講授課：對心碰撞、非對心碰撞1．對心碰撞與非對心碰撞學(xué)生觀看這兩種碰撞的不同，總結(jié)：對心碰撞：碰撞前后的速度都沿同一條直線，也稱正碰、一維碰撞。非對心碰撞：碰撞前后的速度不在一條直線，也稱斜碰。2、彈性碰撞和非彈性碰撞【演示】問：碰撞過程中能量守恒嗎？通過什么知道的呢？。121：兩輛貨車車廂掛接過程中，碰撞前后系統(tǒng)的總動能。解：沿m1車初速度方向建立坐標(biāo)軸由動量守恒定律，(m1+m2)v=m1v1解得：v=0.9m/s，方向與m1車初速度方向一樣[拓展]EK=m1v2/2=3.6×104JEK/=(m1+m2)v2/2=1.62×104JEK減=1.98×104J問：如何探尋碰撞前后有無機械能損失呢？〔一〕試驗測量，進展驗證師：你打算實行什么方法測量呢？生：利用氣墊導(dǎo)軌和光電門，測量兩個滑塊碰撞前后的動能利用兩個擺球進展碰撞利用斜槽小球做平拋運動進展驗證利用斜面上的小車進展碰撞來驗證……能。我們把這種碰撞稱為非彈性碰撞?！緦W(xué)生探究試驗】利用斜槽小球做平拋運動進展驗證結(jié)論：兩個小球碰撞后系統(tǒng)的動能保持不變?！捕忱碚撟C明m,v向它撞去。碰撞后兩者粘在一起，，成為一個2m的物體，以肯定速度連續(xù)前進。碰撞該系統(tǒng)的總動能是否會有損失？分析上圖：由動量守恒得：由于 ；得：則 ；我們把這種碰撞稱為彈性碰撞。分析右圖：由動量守恒得：則 ；〔〕我們把這種碰撞稱為非彈性碰撞?？偨Y(jié)：非彈性碰撞：假設(shè)系統(tǒng)在碰撞后動能削減，這類碰撞叫作非彈性碰撞。【動畫】分析能量有無損失的緣由?？偨Y(jié)碰撞的特點：碰撞過程的五個特點時間特點：在碰撞、爆炸現(xiàn)象中，相互作用的時間很短。相互作用力的特點：在相互作用過程中，相互作用力先是急劇增大，然后急劇減小，平均作用力很大。動量守恒條件的特點：系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，所以系統(tǒng)即使所受合外力不為零，外力也可以無視，系統(tǒng)的總動量守恒。位移特點：碰撞、爆炸過程是在一瞬間發(fā)生的，時間極短，在物體發(fā)生碰撞、爆炸的瞬間，可無視物體的位移，認(rèn)為物體在碰撞、爆炸前后仍在同一位置。能量轉(zhuǎn)化特點：一局部動能先轉(zhuǎn)化為彈性勢能，再在恢復(fù)形變過程中，將彈性勢能全部或局部轉(zhuǎn)化為動能，未轉(zhuǎn)化為動能的局部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或其他能。2、彈性碰撞的實例分析問題簡化：一維彈性碰撞，“動碰靜”模型假設(shè)光滑水平面上，物體m1v1m2發(fā)生彈性碰撞，碰撞后v1/v2/。1 【教師補充】1、兩質(zhì)量分別為m1、m2的小球發(fā)生彈性正碰，v≠0，v＝01 v′

m1－m2v

，v′＝

2m1 v。1＝m

1＋m21

2 m1＋m2123、假設(shè)m1 m2，v1≠0，v2＝0，則二者彈性正碰后，v1′＝－v1，v2′＝0。說明m1被反向以原速率彈回，而m2 仍靜止。1 2 1 1 2 4、假設(shè)m1 m2，v≠0，v＝0，則二者彈性正碰后，v′＝v，v′＝2v。說明m11 2 1 1 2 1m22v的速度被撞出去。1【教師提問】如下圖，假設(shè)兩球碰撞前的速度與兩球心的連線不在同一條直線上，碰撞之后兩球的速度都會偏離原來兩球心的連線，碰撞過程還滿足動量守恒嗎？【學(xué)生活動】小組爭論【教師提示】此種碰撞為非對心碰撞，滿足動量守恒定律，但狀況簡單。這兩個方向上應(yīng)用動量守恒定律列式求解。們近似地看作彈性碰撞。是非彈性碰撞，撞擊過程中的損壞、發(fā)熱、發(fā)光都是機械能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量。【微觀世界的碰撞】1α2、查德威克(英國、19323、核裂變時使用中子減速劑〔石墨、重水、一般水)掌握鏈?zhǔn)椒错懙乃俣取?、驗證汞原子能量量子化的經(jīng)典試驗——弗蘭克—赫茲試驗〔1914。5、粒子：覺察粒子〔反粒子、強子、輕子、媒介子〕【學(xué)生總結(jié)】碰撞的分類按動能是否損失分類 彈性碰撞 動量守恒，動能無損失按碰撞前動量是否與兩物體連線共線分類

非彈性碰撞完全非彈性碰撞對心碰撞〔正碰〕非對心碰撞〔斜碰〕

動量守恒，動能有損失動量守恒，動能損失最大速度與兩球連線共線速度與兩球連線不共線1.(多項選擇)甲物體在光滑水平面上運動速度為v1，與靜止的乙物體相碰，碰撞過程中無機械能損失，以下結(jié)論正確的選項是〔 〕乙的質(zhì)量等于甲的質(zhì)量時，碰撞后乙的速度為v1乙的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于甲的質(zhì)量時，碰撞后乙的速度是2v1C.乙的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于甲的質(zhì)量時，碰撞后甲的速度是-v1D.碰撞過程中甲對乙做的功大于乙動能的增量答案：ABD2.〔多項選擇〕關(guān)于碰撞的說法，正確的選項是〔〕A.發(fā)生正碰的系統(tǒng)，總動能肯定不變B.發(fā)生正碰的系統(tǒng)，總動能可能減小C.發(fā)生斜碰的系統(tǒng)，總動能肯定減小D.發(fā)生斜碰的系統(tǒng)，總動能可能不變答案：BD3(1n)與靜0止氖核(2H)E1碰。經(jīng)過該次碰撞后，中子損失的動能為( )1E9答案：B

8E9

1E3

2E34、如下圖，小球A、B均靜止在光滑水平面上?，F(xiàn)給A球一個向右的初速度，之后與B球發(fā)生對心碰撞。以下關(guān)于碰后狀況，說法正確的選項是〔 〕A、B肯定共速A、B球發(fā)生完全非彈性碰撞，A球質(zhì)量等于B球質(zhì)量，A球?qū)㈧o止A、B球發(fā)生彈性碰撞，ABA球初速度大小是多少，A球都將反彈A、B球發(fā)生彈性碰撞，A球質(zhì)量足夠大，B球質(zhì)量足夠小，則碰后B球的速度可以是A3倍答案：C板書設(shè)計§1.5彈性碰撞和非彈性碰撞一、碰撞的分類1．從能量角度分類彈性碰撞：碰撞過程中機械能守恒。非彈性碰撞：碰撞過程中機械能不守恒。完全非彈性碰撞：碰撞后合為一體或碰后具有共同速度，這種碰撞動能損失最大。2．從碰撞前后物體運動的方向是否在同一條直線上分類正碰：(對心碰撞)直線上，碰撞之后兩個球的速度方向仍會沿著這條直線的方向而運動。斜碰：(非對心碰撞)在同一條直線上，碰撞之后兩球的速度方向都會偏離原來兩球心的連線而運動。二、彈性碰撞特例1 ≠0 0 ．兩質(zhì)量分別為m、m的小球發(fā)生彈性正碰，v ，v＝，則碰后兩球速度分別為1 ≠0 0 1 2 1 2 1m－m1

，v′＝

2m1 v。m＋m 11 2

2 m＋m 1 22 ≠0 0 ′ 0 假設(shè)m＝m的兩球發(fā)生彈性正碰，v ，v＝則v＝，v＝2 ≠0 0 ′ 0 1 2 1 2 1 2 12 1 2 1 1 2 m1?m，v≠0，v＝0，則二者彈性正碰后，v′＝－v，v′＝0m被反向以原速m2 1 2 1 1 2 22 1 2 1 1 2 1 m1?m，v≠0，v＝0，則二者彈性正碰后，v′＝v，v′＝2vm2 1 2 1 1 2 1 2m以v的速度被撞出去。22 1教學(xué)后記進展講解補充。學(xué)情分析過試驗增加學(xué)生對于碰撞問題中動量和機械能的守恒或不守恒的深層理解。效果分析極性。通過視頻、舉例、演示試驗，極大地激發(fā)了他們學(xué)習(xí)物理的興趣。楊教師通過創(chuàng)設(shè)情學(xué)生思考問題，解決問題，教學(xué)效果良好。整堂課，教學(xué)環(huán)節(jié)完整，教學(xué)節(jié)奏流暢，生動自然，學(xué)生活動及師生互動充分，學(xué)生在節(jié)課氣氛喧鬧，教學(xué)效果很好。教材分析〔人教版高中物理選擇性必修第一冊第一章第5“學(xué)以致用”的思想，培育學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。通過分組合作的探究性學(xué)習(xí)過程，熬煉學(xué)生主動與他人合作的精神。本節(jié)是培育學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的難得素材。評測練習(xí)一、單項選擇題兩個相向運動的物體碰撞后都靜止，這說明兩物體原來的( )．速度大小相等D．動量一樣aba球動量pa=30kg·m/s，為( )A．-20kg·m/sC．20kg·m/s

B．10kg·m/sD．30kg·m/s如圖，質(zhì)量為M的小車A停放在光滑的水平面上，小車上外表粗糙．質(zhì)量為滑塊B以初速度v0滑到小車A上，車足夠長，滑塊不會從車上滑落，則小車的最終速度大小為〔 〕mv mv mv零

M0 C．M 0

D． 0Mm二、多項選擇題甲物體在光滑水平面上運動速度為v，與靜止的乙物體相碰，碰撞過程中無1機械能損失，以下結(jié)論正確的選項是〔 〕乙的質(zhì)量等于甲的質(zhì)量時，碰撞后乙的速度為v1乙的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于甲的質(zhì)量時，碰撞后乙的速度是2v1乙的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于甲的質(zhì)量時，碰撞后甲的速度是－v15.關(guān)于碰撞的說法，正確的選項是〔〕〔〕守恒B、假設(shè)碰撞過程中機械能守恒，這樣的碰撞叫做非彈性碰撞D、微觀粒子的相互作用雖然不發(fā)生直接接觸，但仍稱其為碰撞mAv02mB發(fā)生1正碰，碰撞后，A球的動能變?yōu)樵瓉淼?，那么小球B的速度可能是〔 〕1 2 4A．3v0 B．3v0 C．9 v0 D．v0A、BA的質(zhì)量為B兩滑塊發(fā)生碰撞后的運動狀態(tài)可能是〔〕A．A向左運動，B向右運動B．A靜止，B向右運動和B都向左運動 D．A和B都靜止三、解答題400g15cm/s200g。求碰撞后滑塊速度的大小和方向。這次碰撞，兩滑塊共損失了多少機械能？10m/s的塑料球與靜止的鋼球發(fā)生正碰，鋼