高中物理第1章碰撞与动量守恒1_4美妙的守恒定律教师用书沪科版选修3-5.pdf

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1、精品教案可编辑1.4 美妙的守恒定律学 习 目 标知 识 脉 络1.知道什么是弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞.(重点)2.会用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题.(难点)3.了解正碰与斜碰.碰 撞 的 分 类先填空 1.从能量角度分类(1)弹性碰撞动量和动能都守恒的碰撞，叫做弹性碰撞.(2)非弹性碰撞碰撞过程中，动量守恒，动能不守恒的碰撞，叫做非弹性碰撞.(3)完全非弹性碰撞两物体碰撞后“合”为一体，以同一速度运动；这种碰撞叫做完全非弹性碰撞.2.从碰撞前后物体运动的方向是否在同一条直线上分类(1)正碰：(对心碰撞)两个球发生碰撞，如果碰撞之前球的速度方向与两球心的连线在同一条直

2、线上，碰撞之后两个球的速度方向仍会沿着这条直线的方向而运动.(2)斜碰：(非对心碰撞)两个球发生碰撞，如果碰撞之前球的运动速度方向与两球心的连线不在同一条直线上，碰撞之后两球的速度方向都会偏离原来两球心的连线而运动.精品教案可编辑再判断 1.发生碰撞的两个物体，动量是守恒的.()2.发生碰撞的两个物体，机械能是守恒的.()3.碰撞后，两个物体粘在一起，动量是守恒的，但机械能损失是最大的.()后思考 两小球发生对心碰撞，碰撞过程中，两球的机械能守恒吗？【提示】两球发生对心碰撞，动量是守恒的，但机械能不一定守恒，只有发生弹性碰撞时，机械能才守恒.核心点击 1.碰撞的特点(1)时间特点：碰撞现象中，

3、相互作用的时间极短，相对物体运动的全过程可忽略不计.(2)相互作用力特点：在碰撞过程中，系统的内力远大于外力.(3)位移特点：在碰撞过程中，由于在极短的时间内物体的速度发生突变，物体发生的位移极小，可认为碰撞前后物体处于同一位置.2.处理碰撞问题的三个原则(1)动量守恒(2)动能不增加(3)速度要合理1.下面关于碰撞的理解正确的是()A.碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程B.在碰撞现象中，一般内力都远远大于外力，所以可以认为碰撞时系统的总动量守恒C.如果碰撞过程中机械能也守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞D.微观粒子的碰撞由于不发生直接接触，所以不满足动量

4、守恒的条件，不能应用动量守精品教案可编辑恒定律求解E.宏观物体、微观物体的运动都遵守动量守恒定律【解析】碰撞过程中机械能守恒的碰撞为弹性碰撞，C 错；动量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一.不仅低速、宏观物体的运动遵守这一规律，而且高速、微观物体的运动也遵守这一规律，D 错.【答案】ABE2.如图 1-4-1，两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动，滑块A的质量为m，速度大小为2v0，方向向右，滑块B的质量为2m，速度大小为v0，方向向左，两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是A向_ 运动，B向 _ 运动.图 1-4-1【解析】选向右为正方向，则A的动量pAm2v02mv0.B的动量pB 2m

5、v0.碰前A、B的动量之和为零，根据动量守恒，碰后A、B的动量之和也应为零.【答案】左右3.(2015山东高考)如图 1-4-2，三个质量相同的滑块A、B、C，间隔相等地静置于同一水平直轨道上.现给滑块A向右的初速度v0，一段时间后A与B发生碰撞，碰后A、B分别以18v0、34v0的速度向右运动，B再与C发生碰撞，碰后B、C粘在一起向右运动.滑块A、B与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值.两次碰撞时间均极短.求B、C碰后瞬间共同速度的大小.【导学号：67080010】图 1-4-2【解析】设滑块质量为m，A与B碰撞前A的速度为vA，由题意知，碰撞后A的速度vA18v0，B的速度vB34v0，由动量

6、守恒定律得精品教案可编辑mvAmvAmvB设碰撞前A克服轨道阻力所做的功为WA，由功能关系得WA12mv2012mv2A设B与C碰撞前B的速度为vB，B克服轨道阻力所做的功为WB，由功能关系得WB12mv2B12mv2B据题意可知WAWB设B、C碰撞后瞬间共同速度的大小为v，由动量守恒定律得mvB2mv联立式，代入数据得v2116v0.【答案】2116v0处理碰撞问题的两点提醒(1)选取动量守恒的系统：若有三个或更多个物体参与碰撞时，要合理选取所研究的系统.(2)弄清碰撞的类型：弹性碰撞、完全非弹性碰撞还是其他非弹性碰撞.两小球弹性碰撞的研究先填空 如图 1-4-5在光滑水平面上质量为m1的小

7、球A以速度v1与质量为m2的静止小球B发生弹性正碰.根据动量守恒和机械能守恒：精品教案可编辑图 1-4-5m1v1m1v1m2v2.12m1v2112m1v1212m2v22.碰后两个物体的速度分别为：v1m1m2m1m2v1v22m1m1m2v1(1)若m1m2的两球发生弹性正碰，v1 0，v20，则v10，v2v1，即两者碰后交换速度.(2)若m1?m2，v1 0，v20，则二者弹性正碰后，v1v1，v2 0.表明m1被反向以原速率弹回，而m2仍静止.(3)若m1?m2，v1 0，v20，则二者弹性正碰后，v1v1，v22v1.表明m1的速度不变，m2以 2v1的速度被撞出去.再判断 1.

8、与静止的小球发生弹性碰撞时，入射小球碰后的速度不可能大于其入射速度.()2.两球发生弹性正碰时，两者碰后交换速度.()3.微观粒子发生散射时，并不是微观粒子直接接触碰撞.()后思考 1.如图 1-4-6所示，光滑水平面上并排静止着小球2、3、4，小球 1 以速度v0射来，已知四个小球完全相同，小球间发生弹性碰撞，则碰撞后各小球的运动情况如何？精品教案可编辑图 1-4-6【提示】小球 1 与小球 2 碰撞后交换速度，小球2 与小球 3 碰撞后交换速度，小球3 与小球 4 碰撞后交换速度，最终小球1、2、3 静止，小球4 以速度v0运动.2.微观粒子能否碰撞？动量守恒定律适用于微观粒子吗？【提示】

9、宏观物体碰撞时一般相互接触，微观粒子碰撞时不一定接触，但只要符合碰撞的特点，就可认为是发生了碰撞，可以用动量守恒的规律分析求解.核心点击 三类“碰撞”模型相互作用的两个物体在很多情况下皆可当做碰撞处理，那么对相互作用中两物体相距恰“最近”、相距恰“最远”或恰上升到“最高点”等一类临界问题，求解的关键都是“速度相等”.常见的三类模型如下：1.子弹打击木块模型如图 1-4-7所示，质量为m的子弹以速度v0射中放在光滑水平面上的木块B，当子弹相对于木块静止不动时，子弹射入木块的深度最大，二者速度相等，此过程系统动量守恒，动能减少，减少的动能转化为内能.图 1-4-72.连接体模型如图 1-4-8所示

10、，光滑水平面上的A物体以速度v0去撞击静止的B物体，A、B两物体相距最近时，两物体速度相等，此时弹簧最短，其压缩量最大.此过程系统的动量守恒，动能减少，减少的动能转化为弹簧的弹性势能.图 1-4-8精品教案可编辑3.板块模型如图 1-4-9所示，物块A以速度v0在光滑的水平面上的木板B上滑行，当A在B上滑行的距离最远时，A、B相对静止，A、B的速度相等.此过程中，系统的动量守恒，动能减少，减少的动能转化为内能.图 1-4-94.如图 1-4-10所示，A、B两个木块用轻弹簧相连接，它们静止在光滑水平面上，A和B的质量分别是99m和 100m，一颗质量为m的子弹以速度v0水平射入木块A内没有穿出

11、，则在以后的过程中弹簧弹性势能的最大值为_.图 1-4-10【解析】子弹射入木块A，根据动量守恒有mv0100mv1200mv2，弹性势能的最大值Ep12 100mv2112 200mv22mv20400.【答案】mv204005.(2015全国卷)如图 1-4-11所示，在足够长的光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直线上，A位于B、C之间.A的质量为m，B、C的质量都为M，三者均处于静止状态.现使A以某一速度向右运动，求m和M之间应满足什么条件，才能使A只与B、C各发生一次碰撞.设物体间的碰撞都是弹性的.【导学号：67080011】图 1-4-11【解析】A向右运动与C发生第一次碰撞，碰撞

12、过程中，系统的动量守恒、机械能守恒.设速度方向向右为正，开始时A的速度为v0，第一次碰撞后C的速度为vC1，A的速精品教案可编辑度为vA1.由动量守恒定律和机械能守恒定律得mv0mvA1MvC112mv2012mv2A112Mv2C1联立式得vA1mMmMv0vC12mmMv0如果mM，第一次碰撞后，A与C速度同向，且A的速度小于C的速度，不可能与B发生碰撞；如果mM，第一次碰撞后，A停止，C以A碰前的速度向右运动，A不可能与B发生碰撞；所以只需考虑mM的情况第一次碰撞后，A反向运动与B发生碰撞.设与B发生碰撞后，A的速度为vA2，B 的速度为vB1，同样有vA2mMmMvA1mMmM2v0根据题意，要求A只与B、C各发生一次碰撞，应有vA2vC1联立式得m24mMM2 0解得m(52)M另一解m(52)M舍去所以，m和M应满足的条件为(52)MmM.【答案】(52)MmM精品教案可编辑处理碰撞问题的两点提醒(1)在碰撞过程中，系统动量守恒，机械能不一定守恒，在物体与弹簧相互作用过程中物体与弹簧组成的系统动量、机械能均守恒.(2)宏观物体碰撞时一般相互接触，微观粒子的碰撞不一定接触，但只要符合碰撞的特点，就可以认为是发生了碰撞.