高中物理 第十六章 动量守恒定律 5 碰撞导学案 新人教版选修3-5.doc

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1、5　碰撞[目标定位]1.理解弹性碰撞、非弹性碰撞，正碰(对心碰撞)和斜碰(非对心碰撞).2.会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题.3.知道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．一、弹性碰撞[问题设计]图1中大家正在玩一种游戏——超级碰撞球．多颗篮球般大小的钢球用钢缆悬挂在屋顶．拉开最右边钢球到某一高度，然后释放，碰撞后，仅最左边的球被弹起，摆至最大高度后落下来再次碰撞，致使最右边钢球又被弹起．硕大钢球交替弹开，周而复始，情景蔚为壮观．上述现象如何解释

2、？图1答案　质量相等的两物体发生弹性正碰，碰后二者交换速度．[要点提炼]1．碰撞特点：碰撞时间非常短；碰撞过程中内力远大于外力，系统所受外力可以忽略不计；可认为碰撞前后物体处于同一位置．2．弹性碰撞：如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞．在这个过程中满足两个守恒．(1)动量守恒：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′①(2)机械能守恒：m1v＋m2v＝m1v1′2＋m2v2′2②3．弹性碰撞模型特例：两质量分别为m1、m2的小球发生弹性正碰，v1≠0，v2＝0，则碰后两球速度分别为v1′

3、＝v1，v2′＝v1.(1)若m1＝m2的两球发生弹性正碰，v1≠0，v2＝0，则碰后v1′＝0，v2′＝v1，即二者碰后交换速度．(2)若m1≫m2，v1≠0，v2＝0，则二者弹性正碰后，v1′＝v1，v2′＝2v1.表明m1的速度不变，m2以2v1的速度被撞出去．(3)若m1≪m2，v1≠0，v2＝0，则二者弹性正碰后，v1′＝－v1，v2′＝0.表明m1被反向以原速率弹回，而m2仍静止．4．如果两个相互作用的物体，满足动量守恒的条件，且相互作用过程初、末状态的总机械能不变，广义上也可以看成是弹性碰

4、撞．二、非弹性碰撞[问题设计]如图2所示，钢球A、B包上橡皮泥，让A与静止的B相碰，两钢球质量相等．碰撞后有什么现象？碰撞过程中机械能守恒吗？图2答案　碰撞后两球粘在一起，摆起高度减小．设碰后两球粘在一起的速度为v′.由动量守恒定律知：mv＝2mv′，则v′＝碰撞前总动能Ek＝mv2碰撞后总动能Ek′＝×2m()2＝mv2所以碰撞过程中机械能减少ΔEk＝Ek－Ek′＝mv2即碰撞过程中机械能不守恒．[要点提炼]1．非弹性碰撞：如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞．在这个过程中：(1)动量

5、守恒：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(2)机械能减少，损失的机械能转化为内能

6、ΔEk

7、＝Ek初－Ek末＝Q2．完全非弹性碰撞(1)动量守恒：m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v共(2)碰撞中机械能损失最多

8、ΔEk

9、＝m1v＋m2v－(m1＋m2)v三、碰撞满足的条件1．动量守恒：p1＋p2＝p1′＋p2′.2．动能不增加：Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′或＋≥＋.3．速度要符合情景：碰撞后，原来在前面的物体的速度大于或等于原来在后面的物体的速度，即v前′≥v后′，否则碰撞不会结束．四、对心

10、碰撞和非对心碰撞　散射1．对心碰撞：碰撞前后，两个物体的速度都沿同一条直线上，动量守恒(填“守恒”或“不守恒”)，也叫正碰．2．非对心碰撞：碰撞前后，两个物体的速度都不与原来的速度在同一条直线上．3．散射(1)定义：微观粒子相互接近时并不像宏观物体那样“接触”，因此微观粒子的碰撞又叫做散射．(2)散射方向：由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小，所以多数粒子在碰撞后飞向四面八方．(3)发生散射时仍遵循动量守恒定律．一、弹性碰撞模型及拓展分析例1　在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速率v0向右运动．

11、在小球的前方O点处有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图3所示．小球A与小球B发生正碰后小球A、B均向右运动．小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇，PQ＝1.5PO.假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性碰撞，求两小球质量之比m1/m2.图3解析　从两小球碰撞后到它们再次相遇，小球A和B的速度大小保持不变，根据它们通过的路程，可知小球B和小球A在碰撞后的速度大小之比为4∶1两球碰撞过程为弹性碰撞，有：m1v0＝m1v1＋m2v2m1v＝m1v＋m2v解得＝2.答案　2例2　质量为M的

12、带有光滑圆弧轨道的小车静止置于光滑水平面上，如图4所示，一质量也为M的小球以速度v0水平冲上小车，到达某一高度后，小球又返回小车的左端，则(　　)图4A．小球以后将向左做平抛运动B．小球将做自由落体运动C．此过程小球对小车做的功为MvD．小球在弧形槽上上升的最大高度为解析　小球上升到最高点时与小车相对静止，有相同的速度v′，由动量守恒定律和机械能守恒定律有：Mv0＝2Mv′①Mv＝2×(Mv′2)＋Mgh②联立①②得h＝，知D错误；从小球滚