技术物理上册(第三版)教案+37+碰撞

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1、*3-7碰撞一、教学目标1.了解碰撞的物理特征、意义。2.能应用动量守恒定律分析解决碰撞的问题。3.加深动量守恒定律的理解,掌握动量守恒定律的应用。二、教学重点难点重点:碰撞的物理特征难点:综合应用动最定理,动最守恒定律解决碰撞问题。三、教学器材两个小铁球(“工加2),带有牵引细线的两个小铁球(加]=加2)。四、教学建议教法建议讨论讲解法教学设计方案(一)引入新课有的同学小时候一定玩过打弹子游戏,用一个弹子去撞另一个静止不动的弹子,撞击后,后来运动的弹子会立即停卜來,而静止的弹子会运动起來;大家

2、都见过或实践过打台球。物体间的相互作川即为碰撞,碰撞现象十分普遍,如打桩、锻压和击球等是通常见到的碰撞,从微观角度研究热现彖时,会涉及分子原子间的碰撞,高能物理中常通过微观粒子的碰撞去研究物质结构和粒了间相互作用,宇宙中天体的碰揷也非常频繁。在碰撞过程中,物体的能量和动量、物休的运动状态会发生怎样的变化,这些变化又会遵循哪些规律呢?(二)引出课程内容教师引导学牛讨论打桩、锻压和击球等现象的特点总结得到:1.碰撞两个或两个以上物体相遇发生相互作用,其相互作用时间很矩,相互作用力很大的过程。称为碰播

3、。包括碰扌童,打击及爆炸等。2.碰撞具有的特点物体间的相互作用突然发牛,持续时间很短,在相互作用的短暂时间内,物体间的相互作用力很大,物体受到的其它外力如重力,摩擦力等通常远小于物体间的相互作用力。所以:(1)碰撞的短暂时间内相互作用很强,一般町不考虑其他外力的影响。(2)碰撞前•后状态变化突然而且明显,适合用动量守恒定律研究运动状态的变化。3.碰撞分类(教师介绍)碰撞如果按相对速度的方向分类有正碰(对心碰撞)和斜碰(偏心碰捋0。按碰撞的性质从能量角度來区分可以分为:弹性碰撞、非弹性碰撞(包括完

4、全非弹性碰撞)。对心碰撞,若两球碰撞询后的速度矢量都沿着两球心的连线,这样的碰撞称为对心碰撞或“正碰”。偏心碰撞,若两小球碰撞之前的速度不沿球心的连线,这样的碰撞称为偏心碰撞或斜碰。木次课只讨论正碰。(1)完全弹性碰撞,碰撞前示系统的总动能无损失(不发生变化)的碰撞。其过程除了满足动量守恒定律外还服从机械能守恒定律。卜•面我们以两个小球的碰撞为例来研究碰撞过程遵循的规律。如图1所示,设两小球质量别为加]、m2,碰撞前速度分别为v10>v20,碰撞后速度分别为Vj>v2o根据动量守恒定律得mjv1

5、0+/??2v20=mAv+m2v2,因为是弹性碰撞,碰撞前后动能守(机械能守恒)一“片:m2^20~~mV

6、2加2卩;°2222联解上两式可得弹性碰撞后两球的速度为:.._(m1-/H2)v10+2/n2v20V1_:mx+m2、_(m2-/H,)v20+27wlvI0V2_教师引导学生讨论几种特殊情况:A.mA=m2,则v,=v20,v=v10,即二者碰扌童后交换速度。例如,玻璃球、台球等碰撞属于这种情况,图2所示装置可证实这个结论。图中1、2两小球质量相同,静止时互相接触,球心在同一水

7、平线上,把小球1拉起至一定高度,松手落至图示位置与小球2碰扌童,结果小球1静止,而小球2会弹起同样高度,小球2落回时,交换速度的悄况又会重复下去。B.若mA>>m2,v20=0,贝0«v10,v2«2v10,即:一个很大的物体去碰一个原来静止的小物体,碰撞后人物体速度几乎没变,而小物体则会得到相当于前者二倍的速度。C.若<

8、种情况。(2)完全非弹性碰撞,碰撞前后系统的总动能损失最多,两个互相作用的物体具有相同的碰后速度。(碰撞后两物体并不分开,以同一速度运动。)这个过程仅服从动量守恒定律,机械能不再守恒。根据动量守恒定律得:T=V2=V/.加"()+/7?2V2O=(mi+加2)V_〃*]0+加2^20V—加]+m2碰插前两球动能Z和Eko=—“片:—m2V2022碰撞后两球动能之和Ek=*(“+m2)v2由此町知,碰撞前后动能不守恒,门系统总动能是减少的,其动能的损失为:1mxm22Wj+m2③非弹性碰撞,两球碰

9、撞后彼此分开,而机械能又冇一定损失的碰撞,由于一部分动能转变为其他形式的能量(如内能,势能等),结果是碰撞前后的总动能不守恒。系统动量守恒。1.例题讨论讲解:例题冲击摆(图3)是测量了弹速度的装置。质量“=10g的了弹,以速度%)水平m射入质量加2=4.99kg的沙箱中,然后二者一起摆至与竖直方向夹角&=10。处。设摆线长/=50cm,求片)。解第一阶段,子弹射入沙箱,是完全非弹性碰撞,动量守v0=(m(+m2)vin.+in.v0=—vmx第二阶段,由最低点上摆至/2高度,机械能守恒:—(加1

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