人教版高二物理 选修3-5 第十六章 动量守恒定律之碰撞问题
2024-2025学年高中物理第16章动量守恒定律4碰撞教案新人教版选修3-5
目标：让学生了解动量守恒定律的基本概念、组成部分和原理。
过程：
讲解动量守恒定律的定义，包括其主要组成元素或结构。
详细介绍动量守恒定律的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解。
3.动量守恒定律案例分析（20分钟）
目标：通过具体案例，让学生深入了解动量守恒定律的特性和重要性。
1.科学思维：通过学习动量守恒定律，培养学生运用科学思维解决物理问题的能力。学生能够理解碰撞的基本概念，掌握动量守恒定律的应用，并能运用该定律分析实际碰撞问题。
2.科学探究：在探究碰撞过程中，培养学生进行实验观察、数据分析和归纳总结的能力。学生能够通过观察碰撞实验，发现并总结碰撞的基本规律，进一步理解动量守恒定律。
过程：
选择几个典型的碰撞案例进行分析。
详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解动量守恒定律的多样性或复杂性。
引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用动量守恒定律解决实际问题。
4.学生小组讨论（10分钟）
目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。
过程：
将学生分成若干小组，每组选择一个与动量守恒定律相关的主题进行深入讨论。
教学资源准备
1.教材：确保每位学生都有新人教版选修3-5第16章的教材。此外，教师需要准备教材的电子版，以便在教学过程中进行查阅和展示。
2.辅助材料：为了帮助学生更好地理解动量守恒定律，教师应准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源。这些资源可以包括动量和速度的关系图、碰撞类型的示意图、实际碰撞案例的视频等。
8.安全须知：在进行实验操作时，教师应向学生讲解实验过程中的安全注意事项，确保学生在实验过程中不受伤。
人教版高中物理选修3-5知识点汇总_一册全_
人教版高中物理选修3—5知识点总结第十六章动量守恒定律动16.1实验探究碰撞中的不变量碰撞的特点:1、相互作用时间极短。
2.相互作用力极大，即内力远大于外力。
3、速度都发生变化。
一、实验的基本思路1、一维碰撞：我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。
2、猜想与假设：一个物体的质量与它的速度的乘积是不是不变量?3、碰撞可能有很多情形。
例如两个物体可能碰后分开，也可能粘在一起不再分开。
二、需要考虑的问题①如何保证碰撞是一维的？即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动。
在固定的轨道上做实验——气垫导轨。
②怎样测量物体的质？用天平测量。
③怎样测量两个物体在磁撞前后的速度?速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。
④数据处理：列表。
参考案例一气垫导轨和光电门研究碰撞。
参考案例二利用单摆研究碰撞参考案例三利用打点计时器研究碰撞参考案例四利用平抛运动研究碰撞研究能量损失较小的碰撞时，可以选用参考案例二;研究碰撞后两个物体结合在一起的情况时，可以选用参考案例三。
参考案例四测出小球落点的水平距离可根据平抛运动的规律计算出小球的水平初速度。
实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量。
16.2动量定理一、动量1、定义：把物体的质量m和速度ʋ的乘积叫做物体的动量p，用公式表示为p = mʋ2、单位：在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号是kg•m/s3、动量是矢量：方向由速度方向决定，动量的方向与该时刻速度的方向相同。
4、注意：物体的动量，总是指物体在某一时刻的动量，即具有瞬时性，故在计算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度。
5、动量的变∆p①某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量p'，跟初状态的动量p的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），即p = p' - p。
人教版高中物理选修3-5第16章动量及动量守恒定律典型例题分析(含解析答案)
动量及动量守恒定律典型例题分析一．动量守恒定律概述1.动量守恒定律的条件⑴系统不受外力或者所受外力之和为零；⑵系统受外力，但外力远小于内力，可以忽略不计；⑶系统在某一个方向上所受的合外力为零，则该方向上动量守恒。
⑷全过程的某一阶段系统受的合外力为零，则该阶段系统动量守恒。
2．动量守恒定律的表达形式（1），即p1 p2=p1/ p2/，（2）Δp1 Δp2=0，Δp1= -Δp2 和3．应用动量守恒定律解决问题的基本思路和一般方法（1）分析题意，明确研究对象。
（2）对各阶段所选系统内的物体进行受力分析，判定能否应用动量守恒。
（3）确定过程的始、末状态，写出初动量和末动量表达式。
注重：在研究地面上物体间相互作用的过程时，各物体运动的速度均应取地球为参考系。
（4）建立动量守恒方程求解。
4．注重动量守恒定律的“五性”：①条件性；②整体性；③矢量性；④相对性；⑤同时性．二、动量守恒定律的应用1两个物体作用时间极短，满足内力远大于外力，可以认为动量守恒。
碰撞又分弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞三种。
如：光滑水平面上，质量为m1的物体A以速度v1向质量为m2的静止物体B运动，B的左端连有轻弹簧分析：在Ⅰ位置A、B刚好接触，弹簧开始被压缩，A开始减速，B开始加速；到Ⅱ位置A、B速度刚好相等（设为v），弹簧被压缩到最短；再往后A、B远离，到Ⅲ位位置恰好分开。
（1）弹簧是完全弹性的。
压缩过程系统动能减少全部转化为弹性势能，Ⅱ状态系统动能最小而弹性势能最大；分开过程弹性势能减少全部转化为动能；因此Ⅰ、Ⅲ状态系统动能相等。
这种碰撞叫做弹性碰撞。
由动量守恒和能量守恒可以证实A、B的最终速度分别为：。
（这个结论最好背下来，以后经常要用到。
）（2）弹簧不是完全弹性的。
压缩过程系统动能减少，一部分转化为弹性势能，一部分转化为内能，Ⅱ状态弹性势能仍最大，但比损失的动能小；分离过程弹性势能减少，部分转化为动能，部分转化为内能；因为全过程系统动能有损失。
人教版高二物理选修3-5第十六章动量守恒定律第四节碰撞学案教师版
第十六章动量守恒定律第四节碰撞教案班别姓名学号一、自主预习1．碰撞的特色和种类（ 1）碰撞的特色①作用时间 _________ ，内力 _____________外力，知足动量守恒；②知足能量 __________ 原理； 1③一定切合必定的物理情境。
（ 2）碰撞的种类①完整弹性碰撞：动量守恒，动能守恒，质量相等的两物体发生完整弹性碰撞时_______速度；②非完整弹性碰撞：___________________________ ；③完整非弹性碰撞：动量守恒，动能不守恒，碰后两物体共速，系统机械能损失__________ 。
2．碰撞现象知足的规律（1）动量守恒定律。
（2）机械能不增添。
（3）速度要合理。
①若碰前两物体同向运动，则应有____________，碰后本来在前的物体速度必定增大，若碰后两物体同向运动，则应有______________。
②碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不行能都不改变。
极短远大于不增添互换动量守恒、动能不守恒最大v 后 >v 前v 前′≥v后′二、讲堂打破碰撞问题解题策略（1）抓住碰撞的特色和不一样种类碰撞知足的条件，列出相应方程求解。
（2）可熟记一些公式，比如“一动一静”模型中，两物体发生弹性正碰后的速度知足：（ 3）熟记弹性正碰的一些结论，比如，当两球质量相等时，两球碰撞后互换速度；当m1? m2，且v20=0时，碰后质量大的速率不变，质量小的速率为2v。
当 m1? m2，且 v20=0 时，碰后质量小的球原速率反弹。
【例题】（ 2019 ·新课标全国Ⅰ卷）如图，在都处于静止状态，现使 A 以某一速度向右运动，求m 和M 之间知足什么条件才能使 A 只与 B、 C 各发生一次碰撞。
设物体间的碰撞都是弹性的。
参照答案：m ( 5 2)M三、稳固训练1．（多项选择）（2019 ·江西樟树中学高二周练）下边对于碰撞的理解正确的选项是（）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明显变化的过程B．在碰撞现象中，一般内力都远远大于外力，所以能够以为碰撞时系统的总动量守恒C．假如碰撞过程中机械能也守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞D．微观粒子的碰撞因为不发生直接接触，所以不知足动量守恒的条件，不可以应用动量守恒定律求解2．（ 2019 ·宁夏石嘴山三中高三适应性考试）如下图，小球 B 质量为 10 kg，静止在圆滑水平面上。
普通高中课程标准实验教科书—物理选修3-5人教版第十六章动量守恒定律
普通高中课程标准实验教科书—物理（选修3－5）[人教版]第十六章动量守恒定律新课标要求1．内容标准（1）探究物体弹性碰撞的一些特点。
知道弹性碰撞和非弹性碰撞。
（2）通过实验，理解动量和动量守恒定律。
能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题。
知道动量守恒定律的普遍意义。
（3）通过物理学中的守恒定律，体会自然界的和谐与统一。
16．1 实验：探究碰撞中的不变量★新课标要求（一）知识与技能1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路．2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法．3、掌握实验数据处理的方法．（二）过程与方法1、学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。
2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。
（三）情感、态度与价值观1、通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。
2、通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。
3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。
4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。
★教学重点及难点本节教学重点是实验方案的设计与筛选;难点是通过实验数据的分析得出物体碰撞前后的不变量.★教学方法教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。
★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块等★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课师：之前，我们分别从动力学的角度、能量的角度研究了物体的运动规律，从今天开始我们将从另一个角度来学习研究物体运动规律的方法，也就是动量。
这节课我们就来学习第十六章第一节实验：探究碰撞中的不变量。
师：提到碰撞现象，不但生活中到处可见，大到宏观天体之间、小到微观粒子之间也同样存在着碰撞。
人教版高中物理选修3-5 第16章第4节碰撞
A. pA’=6kg·m/s,
pB’=6kg·m/s
B. pA'=3kg·m/s, pB'=9kg·m/s
C. pA'=－2kg·m/s, pB'=14kg·m/s
D. pA'=－4kg·m/s, pB'=17kg·m/s
【例4】在光滑水平面上，有A、B两个小球向右沿同一直线运动，取向右 为正，两球的动量分别是pA=5kgm/s，pB=7kgm/s，如图所示．若能发
❖ 在光滑的水平面上，两球沿球心连线以相等速率 相向而行，并发生碰撞，可能发生的是（）
❖ A若两球质量相同碰后以某一相等速率互相分开 ❖ B若两球质量相同碰后以某一相等速率同向而行 ❖ C若两球质量不同碰后以某一相等速率互相分开 ❖ D若两球质量不同碰后以某一相等速率同向而行 ❖ 碰撞前后为0，A正确 弹性碰撞 ❖ 碰前为0，碰后不为0 ❖ 碰撞前后的总动量的方向不同 ❖ 碰前不为0，碰后不为0，方向可能相同
一．碰撞：
１、碰撞：碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短 的时间内它们的运动状态发生了显著的变化的过程。 2.“碰撞过程”的特征
(1).碰撞所经历的时间极短，撞击力极大
(2) 撞击力（系统内力）远大于外力，即动量要 守恒 (3)碰撞过程位移可忽略
3.“碰撞过程”的制约
①动量制约(系统动量守恒的原则)：
❖ 如图，木块A和B的质量均为2千克，置于光滑水 平面上，B与一轻质弹簧一端相连，弹簧另一端 固定在竖直挡板上，当A以4米每秒的速度向B撞 击时，由于有橡皮泥面粘在一起运动，则弹簧被 压缩到最短时，具有的弹性势能大小是（）
❖ 碰撞瞬间，合外力为0，总动量守恒，总动能不 守恒
❖ 当碰后再压缩弹簧时，机械能守恒，动量不守恒 最大弹性势能等于碰后的总动能
高中物理人教版选修3-5课后习题整理
高中物理人教版选修3-5课后习题整理第十六章动量守恒定律16.11. 光滑桌面上有 1、2 两个小球。
1 球的质量为 0.3 kg，以 8 m/s 的速度跟质量为 0.1 kg的静止的 2 球碰撞，碰撞后 2 球的速度变为 9 m/s，1 球的速度变为 5 m/s，方向与原来相同。
根据这些实验数据，晓明对这次碰撞的规律做了如下几项猜想。
(1) 碰撞后2球获得了速度，是否是1球把速度传递给了2球？经计算，2球增加的速度是 9 m/s，1 球减小的速度是 3 m/s，因此，这种猜想不成立。
(2) 碰撞后2球获得了动能，是否是1球把动能传递给了2球？经计算，2球增加的动能是 4.05 J，1球减小的动能是 5.85 J，这种猜想也不成立。
(3) 请你根据实验数据猜想：有一个什么物理量，在这次碰撞中 2 球所增加的这个量与 1球所减小的这个量相等？通过计算说明。
2. 水平光滑桌面上有A、B两个小车，质量都是0.6 kg。
A车的车尾连着一个打点计时器的纸带，A车以某一速度与静止的B车碰撞，碰后两车连在一起共同向前运动。
碰撞前后打点计时器打下的纸带如图16.1-6所示。
根据这些数据，请猜想：把两个小车加在一起计算，有一个什么物理量在碰撞前后可能是相等的？图 16.1-6 碰撞前后纸带上打下的点迹16.21. 解答以下三个小题，思考动量与动能的区别。
(1) 质量为 2 kg 的物体，速度由 3 m/s 增大为 6 m/s，它的动量和动能各增大为原来的几倍？(2) 质量为 2 kg 的物体，速度由向东的 3 m/s 变为向西的 3 m/s，它的动量和动能是否变化了？如果变化了，变化量各是多少？(3) A物体质量是2 kg，速度是3 m/s，方向向东；B物体质量是3 kg，速度是4 m/s，方向向西。
它们的动量之和是多少？动能之和是多少？解答后做个小结，说说动量与动能有什么不同。
以后的学习中还会学到动量与动能的区别，请注意及时总结。
人教版高中物理选修3-5第十六章 动量守恒定律
高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）第十六章动量守恒定律第一节实验：探究碰撞中的不变量知识点实验探究的思路1．在利用悬线悬挂等大小球探究碰撞中的不变量实验中，下列说法正确的是( )A．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长B．由静止释放小球以便较准确计算小球碰前速度C．两小球必须都是钢性球，且质量相同D．两小球碰后可以粘合在一起共同运动2．在“验证动量守恒定律”的实验中，必须测量的量有( )A．小球的质量m1和m2B．小球的半径rC．桌面到地面的高度H D．小球m1的起始高度hE．小球从抛出到落地的时间t F．小球m1和m2碰撞后飞出的水平距离G．小球m1未碰撞前飞出的水平距离3．在做“碰撞中的动量守恒”实验时，必须做到( )A．斜槽轨道必须是笔直的B．把小球放到斜槽末端的槽口时，小球必须能够静止C．碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心连线与轨道的末端的切线平行D．以上都不需要做到4．如图所示，在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A、B，做“探究碰撞中的不变量”的实验，实验步骤如下：(1)把两滑块A：B紧贴在一起，在A上放质量为州的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A、B，在A、B的固定挡板间放入一弹簧，使弹簧处于水平压缩状态。
(2)按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，A、B与挡板C、D碰撞的阿时，电子计时器自动停表，记下A至C的运动时间t1和B至D的运动时间t2。
(3)重复几次取t1、t2的平均值．①在调整气垫导轨时应注意；②应测量的数据还有；③只要关系式成立，即可得出碰撞中守恒的量是动量的矢量和。
5．如图所示为气垫导轨上两个滑块A、B相互作用后运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz．开始两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块用绳子连接，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动．已知滑块A、B的质量分别为200g、300g。
根据照片记录的信息，释放弹簧，A、B离开弹簧后，A滑块做运动，其速度大小为。
2021-2022学年人教版物理选修3-5检测：第十六章 第4节 碰撞 Word版含答案
第十六章动量守恒定律4 碰撞1．两个球沿直线相向运动，碰撞后两球都静止．则可以推断( )A．碰撞前两个球的动量肯定相等B．两个球的质量肯定相等C．碰撞前两个球的速度肯定相等D．碰撞前两个球的动量大小相等，方向相反解析：两球碰撞过程动量守恒，由于碰撞后两球都静止，总动量为零，故碰撞前两个球的动量大小相等，方向相反，A错误，D正确；两球的质量是否相等不确定，故碰撞前两个球的速度是否相等也不确定，B、C 错误．答案：D2．(多选)矩形滑块由不同材料的上、下两层粘在一起组成，将其放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v水平射向滑块，若射击下层，子弹刚好不射出．若射击上层，则子弹刚好能射穿一半厚度，如图所示，上述两种状况相比较( )A．子弹对滑块做功一样多B．子弹对滑块做功不一样多C．系统产生的热量一样多D．系统产生的热量不一样多解析：由于都没有射出滑块，因此依据动量守恒，两种状况滑块最终的速度是一样的，即子弹对滑块做功一样多，再依据能量守恒，损失的机械能也一样多，故系统产生的热量一样多，选项A、C正确．答案：AC3.质量相等的三个物块在一光滑水平面上排成始终线，且彼此隔开了肯定的距离，如图所示．具有动能E0的第1个物块向右运动，依次与其余两个静止物块发生碰撞，最终这三个物块粘在一起，这个整体的动能为( )A．E0 B.2E03C.E03D.E09解析：碰撞中动量守恒mv0＝3mv1，得v1＝v03，①E0＝12mv20，②E′k＝12×3mv21.③由①②③得E′k＝12×3m⎝⎛⎭⎪⎫v032＝13×⎝⎛⎭⎪⎫12mv20＝E03，故C正确．答案：C4.如图所示，木块A质量m A＝1 kg，足够长的木板B质量m B＝4 kg，质量为m C＝4 kg的木块C置于木板B上右侧，都处于静止状态，水平面光滑，B、C之间有摩擦．现使A以v0＝12 m/s的初速度向右运动，与B碰撞后以4 m/s速度弹回．求：(1)B运动过程中速度的最大值；(2)C运动过程中速度的最大值；(3)整个过程中系统损失的机械能为多少．解析：(1)A与B碰后瞬间，B速度最大．由A、B系统动量守恒(取向右为正方向)有：m A v0＋0＝－m A v A＋m B v B代入数据，得v B＝4 m/s.(2)B与C共速后，C速度最大，由B、C系统动量守恒，有m B v B＋0＝(m B＋m C)v C，代入数据，得v C＝2 m/s.(3)ΔE损＝m A v202－m A v2A2－（m B＋m C）v2C2＝48 J.答案：(1)4 m/s (2)2 m/s (3)48 J1.如图所示，木块A和B质量均为2 kg，置于光滑水平面上，B与一轻质弹簧一端相连，弹簧另一端固定在竖直挡板上，当A以4 m/s的速度向B撞击时，由于有橡皮泥而粘在一起运动，那么弹簧被压缩到最短时，具有的弹簧势能大小为( )A．4 J B．8 J C．16 J D．32 J解析：A与B碰撞过程动量守恒，有m A v A＝(m A＋m B)v AB，所以v AB＝v A2＝2 m/s.当弹簧被压缩到最短时，A、B的动能完全转化成弹簧的弹性势能，所以E p＝12(m A＋m B)v2AB＝8 J.答案：B2.在光滑的水平面上有三个完全相同的小球，它们成一条直线，2、3小球静止，并靠在一起，1小球以速度v0射向它们，如图所示．设碰撞中不损失机械能，则碰后三个小球的速度可能值是( )A．v1＝v2＝v3＝13v 0B．v1＝0，v2＝v3＝12v0C．v1＝0，v2＝v3＝12v0D．v1＝v2＝0，v3＝v0解析：两个质量相等的小球发生弹性正碰，碰撞过程中动量守恒，动能守恒，碰撞后将交换速度，故D 项正确．答案：D3．冰壶运动深受观众宠爱，图1为2022年2月第22届索契冬奥会上中国队员投掷冰壶的镜头．在某次投掷中，冰壶甲运动一段时间后与对方静止的冰壶乙发生正碰，如图2.若两冰壶质量相等，则碰后两冰壶最终停止的位置，可能是图中的哪幅图( )图1 图2A BC D解析：两球碰撞过程动量守恒，两球发生正碰，由动量守恒定律可知，碰撞前后系统动量不变，两冰壶的动量方向即速度方向不会偏离甲原来的方向，由图示可知，A图示状况是不行能的，故A错误；假如两冰壶发生弹性碰撞，碰撞过程动量守恒、机械能守恒，两冰壶质量相等，碰撞后两冰壶交换速度，甲静止，乙的速度等于甲的速度，碰后乙做减速运动，最终停止，最终两冰壶的位置如图B所示，故B正确；两冰壶碰撞后，甲的速度不行能大于乙的速度，碰后乙在前，甲在后，如图C所示是不行能的，故C错误；碰撞过程机械能不行能增大，两冰壶质量相等，碰撞后甲的速度不行能大于乙的速度，碰撞后甲的位移不行能大于乙的位移，故D错误；故选B.答案：B4．在光滑水平面上，一质量为m，速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反，则碰撞后B球的速度大小可能是( )A．0.6v B．0.4v C．0.3v D．0.2v解析：A、B两球在水平方向上合外力为零，A球和B球碰撞的过程中动量守恒，设A、B两球碰撞后的速度分别为v1、v2，原来的运动方向为正方向，由动量守恒定律有：mv＝mv1＋2mv2.①假设碰后A球静止，即v1＝0，可得v2＝0.5v.由题意知球A被反弹，所以球B的速度有v2＞0.5v.②A、B两球碰撞过程能量可能有损失，由能量关系有：12mv2≥12mv21＋12mv22.③①③两式联立得：v2≤23v.④由②④两式可得：0.5v＜v2≤23v，符合条件的只有0.6v，所以选项A正确，B、C、D错误．答案：A5.(多选)质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ.初始时小物块停在箱子正中间，如图所示．现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止．设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为( )A.12mv2 B.12mMm＋Mv2C.12NμmgL D．NμmgL解析：依据动量守恒，小物块和箱子的共同速度v′＝mvM＋m，损失的动能ΔE k＝12mv2－12(M＋m)v′2＝12mMm＋M v2，所以B正确；依据能量守恒，损失的动能等于因摩擦产生的热量，而计算热量的方法是摩擦力乘以相对位移，所以ΔE k＝fNL＝NμmgL，可见D正确．答案：BDB级提力量6．在光滑水平面上，有两个小球A、B沿同始终线同向运动(B在前)，已知碰前两球的动量分别为p A＝12 kg·m/s、p B＝13 k g·m/s，碰后它们动量的变化分别为Δp A、Δp B.下列数值可能正确的是( )A．Δp A＝－3 kg·m/s、Δp B＝3 kg·m/sB．Δp A＝3 kg·m/s、Δp B＝－3 kg·m/sC．Δp A＝－24 kg·m/s、Δp B＝24 kg·m/sD．Δp A＝24 kg·m/s、Δp B＝－24 kg·m/s解析：对于碰撞问题要遵循三个规律：动量守恒定律、碰后系统的机械能不增加和碰撞过程要符合实际状况．本题属于追及碰撞，碰前，后面运动小球的速度肯定要大于前面运动小球的速度(否则无法实现碰撞)，碰后，前面小球的动量增大，后面小球的动量减小，减小量等于增大量，所以Δp A＜0，Δp B＞0，并且Δp A ＝－Δp B，据此可排解选项B、D；若Δp A＝－24 kg·m/s、Δp B＝24 kg·m/s，碰后两球的动量分别为p′A＝－12 kg·m/s、p′B＝37 kg·m/s，依据关系式E k ＝p22m可知，A小球的质量和动量大小不变，动能不变，而B小球的质量不变，但动量增大，所以B小球的动能增大，这样系统的机械能比碰前增大了，选项C可以排解；经检验，选项A满足碰撞所遵循的三个原则，本题答案为A.答案：A7.如图所示，光滑水平轨道上放置长木板A(上表面粗糙)和滑块C，滑块B置于A的左端，三者质量分别为m A＝2 kg、m B＝1 kg、m C＝2 kg.开头时C静止，A、B一起以v0＝5 m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞．求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小．解析：因碰撞时间极短，A与C碰撞过程动量守恒，设碰撞后瞬间A的速度大小为v A，C的速度大小为v C，以向右为正方向，由动量守恒定律得：m A v0＝m A v A＋m C v C，①A与B在摩擦力作用下达到共同速度，设共同速度为v AB，由动量守恒定律得：m A v A＋m B v0＝(m A＋m B)v AB.②A、B达到共同速度后恰好不再与C碰撞，应满足：v AB＝v C.③联立①②③式解得：v A＝2 m/s.答案：2 m/s8．如图所示，可看成质点的A物体叠放在上表面光滑的B物体上，一起以v0的速度沿光滑的水平轨道匀速运动，与静止在同一光滑水平轨道上的木板C发生碰撞，碰后B、C的速度相同，B、C的上表面相平且B、C不粘连，A滑上C后恰好能到达C板的右端．已知A、B的质量相等，C的质量为A的质量的2倍，木板C长为L，重力加速度为g.求：(1)A物体的最终速度；(2)A物体与木板C上表面间的动摩擦因数．解析：(1)设A、B的质量为m，则C的质量为2m，B、C碰撞过程中动量守恒，令B、C碰后的共同速度为v1，以B的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv0＝3mv1，解得：v1＝v03，B、C共速后A以v0的速度滑上C，A滑上C后，B、C脱离A、C相互作用过程中动量守恒，设最终A、C的共同速度v2，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv0＋2mv1＝3mv2，解得v2＝5v09.(2)在A、C相互作用过程中，由能量守恒定律，得fL＝12mv20＋12·2mv21－12·3mv22，又f＝μmg，解得μ＝4v2027gL.答案：(1)5v09(2)4v2027gL9.如图所示，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C.B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)．设A以速度v0向B运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后连续运动．假设B和C碰撞过程时间极短．求从A开头压缩弹簧直至与弹簧分别的过程中：(1)整个系统损失的机械能；(2)弹簧被压缩到最短时的弹性势能．解析：(1)从A压缩弹簧到A与B具有相同速度v1时，对A、B与弹簧组成的系统，由动量守恒定律得：mv0＝2mv1.①此时B与C发生完全非弹性碰撞，设碰撞后的瞬时速度为v2，损失的机械能为ΔE，对B、C组成的系统，由动量守恒和能量守恒定律得：mv1＝2mv2，②12mv21＝12×2mv22＋ΔE.③联立①②③式得：ΔE＝116mv20.④(2)由②式可知v2＜v1，A将连续压缩弹簧，直至A、B、C三者速度相同，设此速度为v3，此时弹簧被压缩至最短，其弹性势能为E p.由动量守恒和能量守恒定律得：mv1＋2mv2＝3mv3，⑤12mv20＝ΔE＋E p＋12×3mv23.⑥联立④⑤⑥式得：E p＝1348mv20.答案：(1)116mv20(2)1348mv2010.如图所示，两块相同平板P1、P2置于光滑水平面上，质量均为m.P2的右端固定一轻质弹簧，左端A 与弹簧的自由端B相距L.物体P置于P1的最右端，质量为2m，且可看作质点．P1与P以共同速度v0向右运动，与静止的P2发生碰撞，碰撞时间极短．碰撞后P1与P2粘连在一起．P压缩弹簧后被弹回并停在A点(弹簧始终在弹性限度内)．P与P2之间的动摩擦因数为μ.求：(1)P1、P2刚碰完时的共同速度v1和P的最终速度v2；(2)此过程中弹簧的最大压缩量x和相应的弹性势能E p.解析：(1)P1、P2碰撞过程，由动量守恒定律：mv0＝2mv1.①解得：v1＝v02，方向水平向右②对P1、P2、P系统，由动量守恒定律：mv0＋2mv0＝4mv2.③解得：v2＝34v0，方向水平向右．④(2)当弹簧压缩至最大时，P1、P2、P三者具有共同速度v2，由动量守恒定律：mv0＋2mv0＝4mv2.⑤对系统由能量守恒定律：2μmg×2(L＋x)＝12×2mv20＋12×2mv21－12×4mv22⑥解得：x＝v2032μg－L.⑦最大弹性势能：E p＝12×2mv20＋12×2mv21－12×4mv22－2μmg(L＋x)．⑧解得：E p＝116mv20.答案：(1)v1＝v02，方向水平向右v2＝34v0，方向水平向右(2)x＝v2032μg－L，E p＝116mv20.。
高中物理课件16.4-碰撞(人教版新教材选修3-5)
---碰后以共同速度运动 ----系统动量守恒、机械能不守恒，动能损失最大
m1v1 m2v2 (m1 m2 )v
1 2
m1v12
1 2
m2 v2 2
1 2
(m1
m2 )v2
E损m
问题归纳
碰撞的特点：
1、碰撞所经历的时间极短可以忽略；
2、 内力远大于外力，遵循 动量守恒 定律
m1v1 m2v2 m1v1'm2v2 '
2、在光滑水平面上,动能为E0、动量大小为P0的 小钢球1与静止小钢球2发生碰撞，碰撞前后球1的
运动方向相反，将碰撞后球1的动能和动量的大小
记为E1、P1，球2的动能和动量的大小记为E2、 P2，则必有( ABD )
A、E１＜Ｅ０
B、Ｐ１＜Ｐ０
C、Ｅ２＞Ｅ０
D、Ｐ２＞Ｐ０
1 2
mv12
1 2
பைடு நூலகம்
mv2 2
四、
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合作探究
试根据动量守恒定律，大致画出下图 中A球碰撞后的速度。
v1’
五、
课堂小结
弹性碰撞→动量、机械能守恒 非弹性碰撞→动量守恒、机械能有损失 基本知识点 完全非弹性碰撞→动量守恒、机械能损失最大
对心碰撞（正碰）→碰撞前后速度沿球心连线 非对心碰撞（斜碰）→碰撞前后速度不共线
A. pA’=4kg·m/s,
pB’=-6kg·m/s
B. pA'=-4kg·m/s, pB'=2kg·m/s
C. pA'=－8kg·m/s, pB'=6kg·m/s
D. pA'=－12kg·m/s, pB'=10kg·m/s
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+ m2 )v1'2
+
2m12v1v1'
+
m1 (m 2
- m1 )v12 ]
当
v1'
=
-
b 2a
=
m1v1 m1 + m2
时， v2'
=
v1'
=
m1v1 ，此时 m1 + m2
E
有最大值
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三、完全非弹性碰撞
三、完全非弹性碰撞（动能损失最大）——“一动一静模型”
v1
v2
v
【课时跟踪】7．如图所示，质量为m的子弹以速度v0水平击中静止在光滑 水平面上的木块，最终子弹停留在木块中。若木块的质量为M，子弹在木 块中所受的阻力恒为f。求：
)
A．0.6v B．0.4v C．0.2v D．v
课堂小结
六、碰撞模型小结
六、碰撞模型小结
1.会根据碰撞v2 的特点列出相应方程求解。
2.可熟记一些公式，如“一动一静”模型中，两物体发生弹性正碰后的速度,
满足：
v'1
=
m1 - m2 m1 + m2
v1
v'2
=
2m1 m1 + m2
v1
3.熟记一些结论，如等质量物体弹性碰撞速度交换；发生完全非弹性碰撞后
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五、碰撞模型三大原则
五、碰撞模型三大原则 1.“不变”—v2 动量守恒；2.“不增”—动能不增；3.“不穿”—速度合理。
【课本P21】质量为m、速度为v的A球与质量为3m的静止B球发生正碰。碰
撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，因此，碰撞后B球的速度可能有不
同的值。碰撞后B球的速度大小可能是 (
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三、完全非弹性碰撞
三、完全非弹性碰撞（动能损失最大）——“一动一静模型”
m1 v1 m2
m1 m2
v
' 1
m1
m2v'2
m1v1 = m1v'1 + m2v'2 ,
ΔE
=
1 2
m1v12
-(1 2
m1v'12
+
1 2
m2v'22 )
联立两式消去
v
' ，得：ΔE
2
=
1 2m2
[-m1 (m1
两物体共速等。
4.碰撞模型三大原则: ①“不变” ②“不增” ③“不穿”
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七、爆炸模型
七、爆炸模型
1.动量：爆炸的v2 过程剧烈，系统内力的相互作用力很大，且作用时间很短，所以外力 的冲量可以忽略；爆炸过程中动量近似守恒。
2.能量：爆炸与碰撞的不同点：爆炸过程有其他形式的能向动能转化，故爆炸过程中 系统动能会增加；不能用机械能守恒求解。 [典题例析]向空中发射一枚炮弹，不计阻力，当此炮弹的速度恰好沿水平方向时，炮 弹炸裂成a、b两块，若质量较大的a的速度方向仍沿原来的方向，则有（ ） A．b的速度方向一定与原来速度方向相反 B．从炸裂到落地的这段时间内，a飞行的水平距离一定比b的大 C．a、b一定同时到达水平地面 D．在炸裂过程中，a、b受到的爆炸力的冲量一定相同
⑤若 m1 <<m2 , 则 v'1 = -v1 ,v'2 = 0.
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二、弹性碰撞
二、弹性碰撞（机械能守恒）——“一动一静模型”
【课本P21】3.速度为103 m/s的氦核与静止的质子发生正碰，氦核的质量是质 子的4倍，碰撞是弹性的，求碰撞后两个粒子的速度？ 4.有些核反应堆要让中子与原子碰撞，以便把中子的速率降下来。为此，应该选 用质量较大还是质量较小的原子核？为什么？ 【课时跟踪】1．(多选)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、乙两球都反向运动 D．甲、乙两球都反向运动，且动能仍相等
1 2
m1v12
=
1 2
m1v'12
+
1 2
m 2 v'2 2
v'1
=
m1 - m2 m1 + m2
v1
v'2
=
2m1 m1 + m2
v1
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二、弹性碰撞
二、弹性碰撞（机械能守恒）——“一动一静模型”
m1 v1 m2
v1'
v
' 2
v'1
=
m1 - m2 + m2
v1
v'2
=
2m1 m1 + m2
①动量守恒： m1v1 = m1v'1 + m2v'2
②动能守恒：
1 2
m1v12
=
1 2
m1v'12
+
1 2
m2 v'2 2
v'1
=
m1 - m2 m1 + m2
v1
v'2
=
2m1 m1 + m2
v1
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四、碰撞中的弹簧模型
四、碰撞中的弹簧模型
v2
【经典例题】如图，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，则求在以后的过程中弹簧弹性势能的最大值？
第十六章 动量守恒定律 碰撞
2020-6
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一、碰撞的分类
v0
v1
v2
对心(一维)正碰
v0
v1
非对心(二维)斜碰
v2
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一、碰撞的分类
1. 弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒
v1
v2
动能—>势能
v2 x
势能—>动能
v
' 1
2. 非弹性碰撞：碰撞过程中机械能不守恒
v1
部分动能—>势能 部分动能—>内能
v1
①若 m1 = m2，则 v'1 = 0, v'2 = v1 , 等质量物体弹性碰撞速度交换（如打台球）
②若 m1 >m2 , 则 v'2 > v'1 > 0, 大撞小，同向跑(如运动钢球碰静止玻璃球)
③若 m1 >>m2 , 则 v'1 = v1, v'2 = 2v1.
④若 m1 <m2 , 则 v'1 < 0,v'2 > 0, 小撞大，被弹回(如运动玻璃球碰静止钢球)
势能—>动能
v
' 1
3. 完全非弹性碰撞：碰撞后合为一体或碰后具有共同速度，动能损失最大
v1
v2 大部分动能—>内能
v '2 v
' 2
v
' 2
v
' 2
v
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二、弹性碰撞
二、弹性碰撞（机械能守恒）——“一动一静模型”
m1 v1 m2
m1
m2
v
' 1
m1
m2 v'2
m1v1 = m1v'1 + m2v'2
(1)子弹打进木块的深度；
(2)系统产生的内能。
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四、碰撞中的弹簧模型
v1
四、碰撞中的弹簧模型
v2
1.弹簧处于最长(最短)状态时，两物体速度相等，弹性势能最大：
①动量守恒： m1v1 = (m1 + m2 )v
②最大弹性势能：
EPm
=
1 2
m1v12
-
1 2
(m1
+
m2
)v 2
2.弹簧处于原长时，弹性势能为零，动能守恒：