高中物理第十六章第四节碰撞学案选修35.doc

第十六章 动量守恒定律 4 碰撞 【学习目标】 1.了解弹性碰撞\非弹性碰撞和完全非弹性碰撞,对心碰撞和非对心碰撞.会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题;

2.了解散射和中子的发现过程,体会理论对实践的指导作用,进一步了解动量守恒定律的普适性;

3.加深对动量守恒定律和机械能守恒定律的理解,能运用这两个定律解决一些简单的与生产、生活相关的实际问题。

【重点难点】 1.用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题学 2.对各种碰撞问题的理解 【课前预习】 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 1、弹性碰撞过程中机械能是______的。

2、非弹性碰撞过程中机械能是______的。

3、在光滑水平面上,质量为m1的小球以速度v1与质量为m2的静止小球发生弹性正碰,根据动量守恒和机械能守恒m1v1_________,m1v12/2_________.碰后两个小球的速度分别为v’1________v’2________。1若m1m2,v’1和v’2都是正值,表示v’1和v’2都与v1方向______。若m1m2,v’1v1,v’22v1,表示m1的速度不变,m2以2v1的速度被撞出去)2若m1m2,v’1为负值,表示v’1与v1方向______,m1被弹回。若m1m2,v’1-v1,v’20,表示m1被反向以原速率弹回,而m2仍静止 3 若m1m2,则有v’10,v’2v1,即碰撞后两球速度互换. 二、对心碰撞和非对心碰撞 1、对心碰撞前后,物体的运动方向____________,也叫正碰。

2、非对心碰撞前后,物体的运动方向____________,也叫斜碰。高中阶段只研究正碰的情况。

三、散射 1、微观粒子碰撞时,微观粒子相互接近时并不发生__________。

2、由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率______所以______粒子碰撞后飞向四面八方。

【预习检测】 1.光滑水平面上的两个物体发生碰撞,下列情形可能成立的是 A.碰撞后系统的总动能比碰撞前小,但系统的总动量守恒 B.碰撞前后系统的总动量均为零,但系统的总动能守恒 C.碰撞前后系统的总动能均为零,但系统的总动量不为零 D.碰撞前后系统的总动量、总动能均守恒 2.在光滑水平面上相向运动的A、B两小球发生正碰后一起沿A原来的速度方向运动,这说明原来 A.A球的质量一定大于B球的质量 B.A球的速度一定大于B球的速度 C.A球的动量一定大于B球的动量 D.A球的动能一定大于B球的动能 3.在一条直线上相向运动的甲、乙两个小球,它们的动能相等,已知甲球的质量大于乙球的质量,它们发生正碰后可能发生的情况是 A.甲球停下,乙球反向运动 B.甲球反向运动,乙球停下 C.甲球、乙球都停下 D.甲球、乙球都反向运动 4.在光滑水平面上,动能为E0、动量大小为p0的小球A与静止的小球B发生正碰,碰撞前后A球的运动方向与原来相反,将碰撞后A球的动能和动量大小分别记为E1、p1,B球的动能和动量大小分别记为E2、p2,则必有 A.E0>E1 B.E0<E2 C.p0>p1 D.p0<p2 5.质量为m的小球A,在光滑的水平面上以速度v与静止在光滑水平面上的质量为2m的小球B发生正碰,碰撞后,A球的动能变为原来的,则碰撞后B球的速度大小可能是 A.v B.v C.v D.v 【参考答案】 课前预习一、1、守恒;
2、有损失;
3、m1v1’m2v2’,1/2m1v1’21/2m2v2’2 m1-m2v1/m1m2,2m1v1/m1m2,相同,相反。二、1、在同一条直线上;
2、不在一条直线上。三、1、直接接触;
2、很小,多数。

预习检测 1、AD 2、C 3、A D 4、ACD 5、AB ▲堂中互动▲ 【典题探究】 【例1】如图16-4-1所示,在光滑的水平支撑面上,有A、B两个小球.A球动量为10 kgm/s,B球动量为12 kgm/s.A球追上B球并相碰,碰撞后,A球动量变为8 kgm/s,方向没变,则A、B两球质量的比值为 A.0.5 B.0.6 C.0.65 D.0.75 图16-4-1 【解析】A、B两球同向运动,A球要追上B球要有条件vA>vB.两球碰撞过程中动量守恒,且动能不会增多,碰撞结束要有条件vB′≥vA′. 由vA>vB得>,即<==0.83 由碰撞过程动量守恒得pA+pB=pA′+pB′, pB′=14 kgm/s 由碰撞过程的动能关系得 +≥+ ≤=0.69 由vB′>vA′得>,>==0.57 所以0.57<≤0.69 选项B、C正确. 【例2】如图16-4-2所示,物块质量m=4 kg,以速度v=2 m/s水平滑上一静止的平板车,平板车质量M=16 kg,物块与平板车之间的动摩擦因数μ=0.2,其他摩擦不计g取10 m/s2,求 1物块相对平板车静止时物块的速度;

2要使物块在平板车上不滑下,平板车至少多长 图16-4-2 【解析】1二者组成的系统动量守恒,取v方向为正.设共同速度为v′,则有mv=M+mv′ 代入数据解得v′=0.4 m/s. 2设平板车至少长为L,由能量守恒有 μmgL=mv2-m+Mv′2 代入数据解得L=0.8 m. 【例3】如图16-4-3所示,倾角为θ的斜面上静止放置三个质量均为m的木箱,相邻两木箱的距离均为l.工人用沿斜面的力推最下面的木箱使之上滑,逐一与其他木箱碰撞.每次碰撞后木箱都粘在一起运动.整个过程中工人的推力不变,最后恰好能推着三个木箱匀速上滑.已知木箱与斜面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.设碰撞时间极短,求 1工人的推力;

2三个木箱匀速运动的速度;

3在第一次碰撞中损失的机械能. 图16-4-3 【解析】1设工人的推力为F,则有 F=3mgsinθ+μcosθ ① 2设第一次碰撞前瞬间木箱速度为v1,由功能关系得 Fl=mglsinθ+μmglcosθ+mv ② 设碰撞后两木箱的速度为v2,由动量守恒得 mv1=2mv2 ③ 设再次碰撞前瞬间速度为v3,由功能关系得 Fl=2mglsinθ+2μmglcosθ+2mv-v ④ 设碰撞后三个木箱一起运动的速度为v4,由动量守恒得 2mv3=3mv4 ⑤ 联立以上各式得 v4= ⑥ 3设在第一次碰撞中损失的机械能为ΔE,有 ΔE=mv-2mv ⑦ 联立①②③⑦式得ΔE=mglsinθ+μcosθ. 4