高中物理16.4碰撞課件新人教版

4碰撞第十六章動(dòng)量守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)探究典例精析達(dá)標(biāo)檢測1.理解彈性碰撞、非彈性碰撞，正碰(對心碰撞)和斜碰(非對心碰撞).2.會(huì)應(yīng)用動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)綜合分析、解決一維碰撞問題.3.知道散射和中子的發(fā)現(xiàn)過程，體會(huì)理論對實(shí)踐的指導(dǎo)作用，進(jìn)一步了解動(dòng)量守恒定律的普適性．一、彈性碰撞和非彈性碰撞(1)圖1中大家正在玩一種游戲——超級碰撞球．多顆籃球般大小的鋼球用鋼纜懸掛在屋頂．拉開最右邊鋼球到某一高度，然后釋放，碰撞后，僅最左邊的球被彈起，擺至最大高度后落下來再次碰撞，致使最右邊鋼球又被彈起．碩大鋼球交替彈開，周而復(fù)始，情景蔚為壯觀．上述現(xiàn)象如何解釋？知識(shí)探究導(dǎo)學(xué)探究圖1答案答案質(zhì)量相等的兩物體發(fā)生彈性正碰，碰后二者交換速度．答案(2)如圖2所示，鋼球A、B包上橡皮泥，讓A與靜止的B相碰，兩鋼球(包括橡皮泥)質(zhì)量相等．碰撞后有什么現(xiàn)象？碰撞過程中機(jī)械能守恒嗎？請計(jì)算說明．圖2答案碰撞后兩球粘在一起，擺起高度減?。O(shè)碰后兩球粘在一起的速度為v′由動(dòng)量守恒定律知：mv＝2mv′，則v′＝碰撞前總動(dòng)能Ek＝

mv2碰撞后總動(dòng)能Ek′＝

×2m()2＝

mv2所以碰撞過程中機(jī)械能減少ΔEk＝Ek－Ek′＝

mv2即碰撞過程中機(jī)械能不守恒．彈性碰撞和非彈性碰撞的特點(diǎn)和規(guī)律(1)碰撞特點(diǎn)：碰撞時(shí)間非常短；碰撞過程中內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，系統(tǒng)所受外力可以忽略不計(jì)；可認(rèn)為碰撞前后物體處于同一位置．(2)彈性碰撞①定義：如果碰撞過程中機(jī)械能

，這樣的碰撞叫做彈性碰撞．②規(guī)律：動(dòng)量守恒：m1v1＋m2v2＝

機(jī)械能守恒：知識(shí)梳理答案守恒m1v1′＋m2v2′(3)非彈性碰撞①定義：如果碰撞過程中機(jī)械能

，這樣的碰撞叫做非彈性碰撞．②規(guī)律：動(dòng)量守恒：m1v1＋m2v2＝

機(jī)械能減少，損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為

|ΔEk|＝Ek初－Ek末＝Q③完全非彈性碰撞動(dòng)量守恒：m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v共碰撞中機(jī)械能損失

答案不守恒m1v1′＋m2v2′內(nèi)能最多如圖3，光滑水平地面上有三個(gè)物塊A、B和C，它們具有相同的質(zhì)量，且位于同一直線上．開始時(shí)，三個(gè)物塊均靜止．先讓A以一定速度與B碰撞，碰后它們粘在一起，然后又一起與C碰撞并粘在一起．求前后兩次碰撞中損失的動(dòng)能之比為________．即學(xué)即用解析答案圖3解析設(shè)三個(gè)物塊A、B和C的質(zhì)量均為m，A與B碰撞前A的速度為v，碰撞后的速度為v1，A、B與C碰撞后的共同速度為v2.由動(dòng)量守恒定律得mv＝2mv1mv＝3mv2設(shè)第一次碰撞中的動(dòng)能損失為ΔE1，第二次碰撞中的動(dòng)能損失為ΔE2，由能量守恒定律得聯(lián)立以上四式解得ΔE1∶ΔE2＝3∶1.答案3∶1二、對心碰撞和非對心碰撞、散射如圖4所示為打臺(tái)球的情景，質(zhì)量相等的母球與目標(biāo)球發(fā)生碰撞，有時(shí)碰后目標(biāo)球的運(yùn)動(dòng)方向在碰前兩球的球心連線上，有時(shí)不在連線上，這是什么原因？兩個(gè)小球碰撞時(shí)一定交換速度嗎？導(dǎo)學(xué)探究答案圖4答案有時(shí)發(fā)生的是對心碰撞，有時(shí)發(fā)生的是非對心碰撞．不一定，只有質(zhì)量相等的兩個(gè)物體發(fā)生一維彈性碰撞時(shí)，系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒，總動(dòng)能守恒，才會(huì)交換速度，否則不會(huì)交換速度．對心碰撞、非對心碰撞和散射的理解(1)正碰(對心碰撞)：一個(gè)運(yùn)動(dòng)的球與一個(gè)靜止的球碰撞，碰撞之前球的運(yùn)動(dòng)速度與

的連線在同一條直線上，碰撞之后兩個(gè)球的速度仍會(huì)沿著

．(2)斜碰(非對心碰撞)：一個(gè)運(yùn)動(dòng)的球與一個(gè)靜止的球碰撞，如果碰撞之前球的運(yùn)動(dòng)速度與

的連線不在同一條直線上，碰撞之后兩球的速度都會(huì)偏離

．(3)散射：微觀粒子相互接近時(shí)并不像宏觀物體那樣“

”，因此微觀粒子的碰撞又叫做散射；發(fā)生散射時(shí)仍遵循

定律．答案知識(shí)梳理兩球心這條直線兩球心原來兩球心的連線接觸動(dòng)量守恒(多選)對碰撞和散射的理解正確的是(

)A.兩小球在光滑水平面上碰撞后粘在一起，因而不滿足動(dòng)量守恒定律B.在系統(tǒng)所受合外力為零的條件下，正碰滿足動(dòng)量守恒定律，斜碰不滿

足動(dòng)量守恒定律C.微觀粒子碰撞時(shí)并不接觸，但仍屬于碰撞D.微觀粒子碰撞時(shí)雖不接觸，但仍滿足動(dòng)量守恒定律即學(xué)即用解析答案返回解析兩小球在光滑水平面上的碰撞，小球相互作用時(shí)間很短，內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，雖然粘在一起但系統(tǒng)的動(dòng)量仍然守恒，故A錯(cuò).正碰、斜碰都滿足動(dòng)量守恒定律，故B錯(cuò).微觀粒子在碰撞時(shí)雖然并不接觸，但它具備碰撞的特點(diǎn)，即作用時(shí)間很短，作用力很大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化明顯，仍屬于碰撞，并滿足動(dòng)量守恒定律，C、D正確.答案CD返回例1在光滑的水平面上，質(zhì)量為m1的小球A以速率v0向右運(yùn)動(dòng).在小球的前方O點(diǎn)處有一質(zhì)量為m2的小球B處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖5所示.小球A與小球B發(fā)生正碰后小球A、B均向右運(yùn)動(dòng).小球B被在Q點(diǎn)處的墻壁彈回后與小球A在P點(diǎn)相遇，PQ＝1.5PO.假設(shè)小球間的碰撞及小球與墻壁之間的碰撞都是彈性碰撞，求兩小球質(zhì)量之比.一、彈性碰撞模型及拓展分析典例精析圖5解析答案總結(jié)提升解析從兩小球碰撞后到它們再次相遇，小球A和B的速度大小保持不變，根據(jù)它們通過的路程，可知小球B和小球A在碰撞后的速度大小之比為4∶1兩球碰撞過程為彈性碰撞，有：m1v0＝m1v1＋m2v2解得

＝2.答案2總結(jié)提升總結(jié)提升1.彈性碰撞遵循的規(guī)律：碰撞前后兩物體動(dòng)量守恒，動(dòng)能守恒.2.彈性碰撞模型特例：一動(dòng)碰一靜模型.兩質(zhì)量分別為m1、m2的小球發(fā)生彈性正碰，v1≠0，v2＝0，則有m1v1＝m1v1′＋m2v2′總結(jié)提升例2

(多選)質(zhì)量為M的帶有

光滑圓弧軌道的小車靜止置于光滑水平面上，如圖6所示，一質(zhì)量也為M的小球以速度v0水平?jīng)_上小車，到達(dá)某一高度后，小球又返回小車的左端，則(

)圖6解析答案總結(jié)提升解析小球上升到最高點(diǎn)時(shí)與小車相對靜止，有相同的速度v′，由動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律有：Mv0＝2Mv′ ①

②聯(lián)立①②得h＝

，知D錯(cuò)誤；從小球滾上到滾下并離開小車，系統(tǒng)在水平方向上的動(dòng)量守恒，由于無摩擦力做功，機(jī)械能守恒，此過程類似于彈性碰撞，作用后兩者交換速度，即小球速度變?yōu)榱?，開始做自由落體運(yùn)動(dòng)，故B、C對，A錯(cuò).答案BC總結(jié)提升總結(jié)提升1.如果兩個(gè)相互作用的物體，滿足動(dòng)量守恒的條件，且相互作用過程初、末狀態(tài)的總機(jī)械能不變，廣義上也可以看成是彈性碰撞.2.本題可看成廣義上的一動(dòng)碰一靜模型.小球滑上軌道時(shí)是“碰撞”的開始，小球離開軌道時(shí)是“碰撞”的結(jié)束.由于機(jī)械能守恒所以該過程類似于彈性碰撞，作用完成后小球和軌道交換速度.例3冰球運(yùn)動(dòng)員甲的質(zhì)量為80kg.當(dāng)他以5m/s的速度向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，與另一質(zhì)量為100kg、速度為3m/s的迎面而來的運(yùn)動(dòng)員乙相撞.碰后甲恰好靜止.假設(shè)碰撞時(shí)間極短，求：(1)碰后乙的速度的大小；解析答案二、非彈簧碰撞模型分析解析設(shè)運(yùn)動(dòng)員甲、乙的質(zhì)量分別為m、M，碰前速度大小分別為v、v1，碰后乙的速度大小為v1′.設(shè)碰前運(yùn)動(dòng)員甲的速度方向?yàn)檎较?由動(dòng)量守恒定律有mv－Mv1＝Mv1′代入數(shù)據(jù)得v1′＝1m/s

①答案1m/s

(2)碰撞中總機(jī)械能的損失.解析答案總結(jié)提升解析設(shè)碰撞過程中總機(jī)械能的損失為ΔE，應(yīng)有

②聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)得ΔE＝1400J.答案1400J

總結(jié)提升1.在碰撞過程中，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，但機(jī)械能不一定守恒.2.完全非彈性碰撞(碰后兩物體粘在一起)機(jī)械能一定損失(機(jī)械能損失最多).3.在爆炸過程中動(dòng)量守恒，機(jī)械能一定不守恒(機(jī)械能增加).例4質(zhì)量為m、速度為v的A球跟質(zhì)量為3m、靜止的B球發(fā)生正碰.碰撞可能是彈性的，也可能是非彈性的，因此，碰撞后B球的速度允許有不同的值.請你論證：碰撞后B球的速度可能是以下值中的(

)A.0.6v B.0.4v

C.0.2v D.0.1v解析答案總結(jié)提升返回解析若發(fā)生彈性碰撞，設(shè)碰后A的速度為v1，B的速度為v2，以A的初速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律：mv＝mv1＋3mv2由機(jī)械能守恒定律：若碰撞過程中損失機(jī)械能最大，則碰后兩者速度相同，設(shè)為v′，由動(dòng)量守恒定律：mv＝(m＋3m)v′解析答案總結(jié)提升解得v′＝所以在情況不明確時(shí)，B球速度vB應(yīng)滿足因此選B. 答案

B

總結(jié)提升總結(jié)提升返回1.現(xiàn)有甲、乙兩滑塊，質(zhì)量分別為3m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向運(yùn)動(dòng)，發(fā)生了碰撞.已知碰撞后，甲滑塊靜止不動(dòng)，那么這次碰撞是(

)A.彈性碰撞 B.非彈性碰撞C.完全非彈性碰撞 D.條件不足，無法確定達(dá)標(biāo)檢測1234解析答案解析以甲滑塊的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律得：3m·v－mv＝0＋mv′，所以v′＝2v碰前總動(dòng)能Ek＝

×3m·v2＋

mv2＝2mv2碰后總動(dòng)能Ek′＝

mv′2＝2mv2，Ek＝Ek′，所以A正確.答案A12342.在光滑的水平面上有三個(gè)完全相同的小球，它們成一條直線，2、3小球靜止，并靠在一起，1小球以速度v0射向它們，如圖7所示.設(shè)碰撞中不損失機(jī)械能，則碰后三個(gè)小球的速度可能值是(

)1234圖7A.v1＝v2＝v3＝

v0

B.v1＝0，v2＝v3＝

v0C.v1＝0，v2＝v3＝

v0

D.v1＝v2＝0，v3＝v0解析答案解析兩個(gè)質(zhì)量相等的小球發(fā)生彈性正碰，碰撞過程中動(dòng)量守恒，動(dòng)能守恒，碰撞后將交換速度，故D項(xiàng)正確.答案D12343.(多選)A、B兩個(gè)質(zhì)量相等的球在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運(yùn)動(dòng)，A球的動(dòng)量是7kg·m/s，B球的動(dòng)量是5kg·m/s，A球追上B球發(fā)生碰撞，則碰撞后A、B兩球的動(dòng)量可能值是(

)A.pA′＝8kg·m/s，pB′＝4kg·m/sB.pA′＝6kg·m/s，pB′＝6kg·m/sC.pA′＝5kg·m/s，pB′＝7kg·m/sD.pA′＝－2kg·m/s，pB′＝14kg·m/s1234解析答案解析從動(dòng)量守恒的角度分析，四個(gè)選項(xiàng)都正確；從能量角度分析，A、B碰撞過程中沒有其他形式的能量轉(zhuǎn)化為它們的動(dòng)能，所以碰撞后它們的總動(dòng)能不能增加.碰前B在前，A在后，碰后如果二者同向，一定仍是B在前，A在后，A不可能超越B，所以碰后A的速度應(yīng)小于等于B的速度.A選項(xiàng)中，顯然碰后A的速度大于B的速度，這是不符合實(shí)際情況的，所以A錯(cuò).1234解析答案碰前A、B的總動(dòng)能Ek＝碰后A、B的總動(dòng)能，B選項(xiàng)中

所以B可能.C選項(xiàng)中

故C也可能.D選項(xiàng)中

所以D是不