高中物理第十六章动量守恒定律第4节碰撞教学案人教版5
高中物理第十六章动量守恒定律4碰撞课件新人教版选修3_5

解析:(1)子弹射入物体 A 时,两者组成的系统动量守恒,故 m0v0=(m0+mA)vA,将 mA=34mB,m0=14mB 代入,得 vA=14v0。此后因弹簧压 缩,A 受向左的弹力作用而做减速运动,速度减小,故14v0 是 A 获得的最 大速度。
(2)弹簧压缩量最大时,A、B 相距最近,其速度相等,由子弹、A、 B 组成的系统动量守恒,即 m0v0=(m0+mA+mB)vB,得 vB=������0+���������������0���+������������v0=18v0。
������2������2。
典题例解
【例 1】 小球 A 和 B 的质量分别为 mA 和 mB,且 mA>mB。在某 高度处将 A 和 B 先后从静止释放。小球 A 与水平地面碰撞后向上
弹回,在释放处下方与释放处距离为 H 的地方恰好与正在下落的小
球 B 发生正碰。设所有碰撞都是弹性的,碰撞时间极短。求小球 A、
(1)A 物体获得的最大速度; (2)弹簧压缩量最大时物体 B 的速度。
思路分析:临界条件分析法:找出临界条件①最大速度②弹簧压 缩量最大→分析临界条件①子弹射入 A 的过程中,A 的速度增大,随 后 A 减速②A 减速,B 加速,当 vA=vB 时,A、B 相距最近,即弹簧压缩量 最大→应用临界条件①子弹射入物块的过程动量守恒②A、B、弹 簧组成的系统动量守恒
则其速度大小仅为原来的1。取
3
A
球原来的运动方向为正方向,两球
在光滑水平面上正碰,碰后 A 球的运动有两种可能,继续沿原方向运
动或被反弹。
以 A 球原来的速度方向为正方向,则 vA'=±13v0,
根据两球碰撞前、后的总动量守恒,有
高中物理_碰撞_教学设计学情分析教材分析课后反思

16.4 碰撞新课标要求(一)知识与技能1.认识弹性碰撞与非弹性碰撞,认识对心碰撞与非对心碰撞2.了解微粒的散射(二)过程与方法通过体会碰撞中动量守恒、机械能守恒与否,体会动量守恒定律、机械能守恒定律的应用。
(三)情感、态度与价值观感受不同碰撞的区别,培养学生勇于探索的精神。
教学重点用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题教学难点对各种碰撞问题的理解.教学方法教师启发、引导,学生讨论、交流。
教学用具:碰撞球,多媒体辅助教学设备课时安排1 课时教学过程(一)复习提问1、动量守恒定律的内容及表达式是什么?2、如何判断动量是否守恒?(二)引入新课通过日常见到的碰撞现象,引入新课,引导学生回答碰撞的两个特点:时间特点和作用力特点,得出结论:碰撞过程动量守恒,做碰撞球实验,进一步引导:碰撞过程机械能是否守恒?(三)进行新课一、弹性碰撞和非弹性碰撞1.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。
播放动画,引导学生理解弹性碰撞的含义。
注意:弹性碰撞后的物体不发生永久性的形变。
2. 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。
播放动画,引导学生理解非弹性碰撞的含义。
说明:碰撞后两物体连在一起运动,这类碰撞叫完全非弹性碰撞。
此类碰撞是非弹性碰撞中的一种特殊形式,系统机械能损失最多 3. 弹性碰撞的规律 :引导学生推导111122m m m υυυ''=+222111122111222m m m υυυ''=+()22111v m v v m '='-()()22211111v m v v v v m '='-'+221111v m v m v m '+'=211vv v '='+121112m m m m υυ-'=+121122m m m υυ'=+(1) 若 m 1 = m 2,则 ʋ1ʹ = 0、ʋ2ʹ = ʋ1,相当于两球交换速度(2) 若 m 1 > m 2, 则 ʋ1ʹ > 0,且 ʋ2ʹ一定大于 0(两球同向运动, 且ʋ2ʹ > ʋ1ʹ) (3) 若 m 1 < m 2 , 则 ʋ1ʹ < 0,且 ʋ2ʹ一定大于 0(质量小的球反弹)(5) 若 m 1 >> m 2 , 则 ʋ1ʹ = v 1, ʋ2ʹ= 2ʋ1 (质量大的球速度不变,小的球2倍速运动)(4) 若 m 2 >> m 1 , 则 ʋ1ʹ = v 1, ʋ2ʹ= 0(质量小的球原速率反弹,质量大的球不动)4. 非弹性碰撞 ʋʋ2 地面光滑11221122m m m m υυυυ''+=+222211221122k 11112222m m m m E υυυυ''+=++∆5. 完全非弹性碰撞ʋ1ʋ2地面光滑222112212kmax 111()222m m m m E υυυ+=++∆112212()m m m m υυυ+=+例1 质量相等的 A 、B 两球在光滑水平桌面上沿同一直线、同一方向运动,A 球的动量是 7 kg·m/s ,B 球的动量是 5 kg·m/s , A 球追上 B 球发生碰撞,碰撞后两球的动量可能值是( )A. p Aʹ = 6 kg·m/s , p B' = 6 kg·m/sB. p Aʹ = 8 kg·m/s , p B' = 4 kg·m/sC. p Aʹ =2 kg·m/s , p B' = 14 kg·m/sD. p Aʹ = 4 kg·m/s ,p B' = 17 kg·m/s分析讲解: 碰撞过程动量守恒,'p 'p p p B A B A +=+知:A 、B 、C 都满足.'V 'V B A ≤,知:A 、C 也都满足.总动能不能增加,即2mP2m P 2m P 2m P 2B2A 2B 2A '+'≥+得:只有A正确了判断碰撞过程能否发生的依据1. 动量守恒;2. 动能不会增加;3. 符合实际情况。
高中物理碰撞教案

高中物理碰撞教案1. 了解碰撞的概念和分类;2. 掌握碰撞的动量守恒定律和能量守恒定律;3. 能够应用碰撞定律解决实际问题。
教学重点和难点:重点:碰撞的概念和分类,碰撞的动量守恒定律和能量守恒定律;难点:在实际问题中应用碰撞定律解决问题。
教学过程:一、导入新知识(5分钟)教师展示一个碰撞的视频,引导学生思考碰撞是什么,碰撞有哪些种类。
二、讲解碰撞的概念和分类(10分钟)1. 碰撞是指两个或两个以上的物体在一定的时间内发生的相互作用。
2. 根据碰撞前后物体之间的作用力,可以将碰撞分为完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞和部分弹性碰撞。
三、讲解碰撞的动量守恒定律(15分钟)1. 动量守恒定律:在没有外力作用的条件下,系统总动量守恒,即碰撞前后系统的总动量保持不变。
2. 利用动量守恒定律可以解决一些碰撞问题。
四、讲解碰撞的能量守恒定律(15分钟)1. 能量守恒定律:在没有外力做功的条件下,系统的总机械能守恒,即碰撞前后系统的总机械能保持不变。
2. 利用能量守恒定律可以解决一些碰撞问题。
五、解决实例问题(15分钟)教师出示几个碰撞问题,让学生尝试应用碰撞定律解决。
六、总结归纳(5分钟)1. 确认学生是否掌握了碰撞的概念和分类;2. 让学生总结碰撞的动量守恒定律和能量守恒定律的应用方法。
作业布置:1. 完成课堂练习题;2. 阅读教材相关章节,做好笔记。
教学反思:本节课教学目标达成良好,学生对碰撞的概念和分类有了基本的了解,对碰撞定律的应用也有一定的掌握。
在以后的教学中,可以通过更多的实例让学生加深对碰撞定律的理解,进一步提高学生的应用能力。
高二物理第十六章 动量守恒定律 第4~5节人教实验版知识精讲

物理第十六章动量守恒定律第4~5节人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容:选修3—5第十六章动量守恒定律第四节碰撞第五节反冲运动火箭二. 知识内容〔一〕碰撞1. 碰撞指的是物体间相互作用持续时间很短,而物体间相互作用力很大的现象。
在碰撞现象中,一般都满足内力远大于外力,故可以用动量守恒定律处理碰撞问题。
按碰撞前后物体的动量是否在一条直线上有正碰和斜碰之分,中学物理只研究正碰的情况。
2. 一般的碰撞过程中,系统的总动能要有所减少,假设总动能的损失很小,可以略去不计,这种碰憧叫做弹性碰撞。
其特点是物体在碰撞过程中发生的形变完全恢复,不存在势能的储存,物体系统碰撞前后的总动能相等。
假设两物体碰后粘合在一起,这种碰撞动能损失最多,叫做完全非弹性碰撞。
其特点是发生的形变不恢复,相碰后两物体不分开,且以同一速度运动,机械能损失显著。
在碰撞的一般情况下系统动能都不会增加〔有其他形式的能转化为机械能的除外,如爆炸过程〕,这也常是判断一些结论是否成立的依据。
〔二〕反冲运动火箭1. 反冲运动是指在系统内力作用下,系统内一局部物体向某发生动量变化时,系统内其余局部物体向相反方向发生动量变化的现象2. 反冲运动的特点①在反冲现象中,系统所受的外力之和一般不为零;②反冲运动中内力远大于外力时,可以认为反冲运动中系统的动量守恒。
3. 研究反冲运动的目的是找反冲速度的规律,求反冲速度的关键是确定相互作用的物体系统和其中各物体对地的运动状态。
4. 火箭〔1〕火箭的原理:根据反冲运动的原理。
〔2〕现代火箭的构造与主要用途①构造:主要由壳体和燃料两大局部组成。
发射卫星时要使用多级火箭。
②主要用途:利用火箭作为运载工具。
主要用来发射探测仪器、常规弹头或核弹头,人造卫星或宇宙飞船。
〔3〕火箭的最终速度火箭在燃料燃尽时所能获得的最终速度V 由喷气速度与质量比〔火箭开始飞行的质量与燃料燃尽时的质量之比〕mM 决定。
喷气速度越大,质量比越大,最终速度V 就越大。
高中力学物理动量守恒教案

高中力学物理动量守恒教案
教学内容:动量的概念、动量守恒定律、动量守恒定律在碰撞问题中的应用
教学目标:
1. 理解动量的概念;
2. 掌握动量守恒定律的基本原理;
3. 能够运用动量守恒定律解决碰撞问题。
教学重点:动量的概念、动量守恒定律、碰撞问题的解决
教学难点:碰撞问题中动量守恒定律的应用
教学过程:
一、导入新知识
让学生通过观察一个小球被撞击后加速度、速度的改变来引出动量的概念,并介绍动量的定义。
二、讲解动量守恒定律
1. 介绍动量守恒定律的概念和基本原理。
2. 解释动量守恒定律在封闭系统中的适用条件。
三、案例分析
1. 给出一个简单的碰撞问题,让学生尝试运用动量守恒定律求解。
2. 讲解解题思路和方法,引导学生理解碰撞问题中的动量守恒原理。
四、练习与检测
让学生进行一些练习题,巩固动量守恒定律的应用。
布置作业,要求学生解决几个碰撞问题,以检测他们是否掌握了动量守恒定律的应用。
五、总结与评价
对学生的学习情况进行总结和评价,强调动量守恒定律在力学物理中的重要性。
教学反思:
在教学过程中,要重点讲解动量守恒定律的适用条件和应用方法,帮助学生理解并熟练运用这一重要物理定律。
同时,要引导学生进行实际的案例分析和练习,加深他们对动量守恒定律的理解和掌握。
3-5碰撞问题

在这一过程中,三球构成的系统动量守恒,有:
2mv1 3mv2
解得:
v2
2 3
v1
1 3
v0
三.碰撞的分类
小结
Part4 碰撞问题的“三个原则”
四.碰撞问题的“三个原则”
1.动量守恒原则,即 p1 p2 p1' p2' 2.总动能不增加,即 EK1 EK 2 EK' 2 EK' 2
(1)在A、B 碰撞的过程中弹簧的压缩量是极其微小的,
产生的弹力可完全忽略,即C 球并没有参与作用,因
此A、B 两球组成的系统所受合外力为零,动量守恒。
以v0的方向为正方向,则有:
mv0 2mv1
1 解得:v1 2 v0
三.碰撞的分类
(2)粘合在一起的A、B 两球向右运动,压缩弹簧,由 于弹力的作用,C 球加速,速度由零开始增大,而A、 B 两球减速,速度逐渐减小,当三球相对静止时弹簧
4.碰撞过程中的位移特征 由于碰撞过程中作用时间极短,故碰撞中物体的位移 可以忽略不计,即相碰的两个物体间虽有动量的转移, 但并不发生位移。
二.碰撞过程的特征
5.碰撞过程中的能量特征
Part3 碰撞的分类
三.碰撞的分类
按碰撞前后两物体的速度是否在同一直线上分
1. 对心碰撞 碰撞前后两物体的速度都在同一条直线上的碰 撞,叫对心碰撞,也叫正碰.
' A
1 2
mBvB2
1 2
mBvB' mAvA'2
1 2
mBvB'2
D选项动能关系不满足, 因此错误
Part5 微观粒子的碰撞
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《第十六章动量守恒定律》单元教材教学分析
高中物理
教材版本
人教版
单元名称
《第十六章动量守恒定律》
单元教材主题内容与价值作用
本单元围绕动量展开,引领学生理解动量守恒定律的意义,并能解决一些生活中的问题
单元目标
知道弹性碰撞与非弹性碰撞,了解实验的意义,体会自然界的和谐与统一
重点、难点与关键
第三课时:引导学生体会几代物理学家的探索历程
第四课时:定义动量和冲量,指出动量变化的原因
第五课时:动量定理
第六课时:从实验和牛顿运动定律解释动量守恒定律
说明
反思课时安排的合理性与预期是否符合,并能提出改进意见。
重难点在于动量守恒的运用与理解
教学方法和手段的设计
实验法,同伴教学法
学生思想教育和行为习惯的培养及学习方法
通过物理学史的教学,让学生体会科学的求真精神,养成善于发现规律的思维,通过类比,引导学生解决类似问题
课时安排
第一课时:学生实验:探究碰撞中的不变量,分析实验数据,找到不变量
第二课时:将不变量拿来分析,探讨不变量的意义
高中物理人教版选修35 第十六章 动量守恒定律教案
第十六章动量守恒定律本章课程标准:〔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。
物理学的任务是发现普遍的自然规律。
因为这样的规律的最简单的形式之一表现为某种物理量的不变性,所以对于守恒量的寻求不仅是合理的,而且也是极为重要的研究方向。
——劳厄第1节实验探究碰撞中的不变量学习目的1、理解消费、生活中的碰撞现象。
2、经历两个物体碰撞前后会不会有什么物理量保持不变的猜测过程。
3、通过实验探究,经历寻找碰撞中“不变量〞的过程,领会实验的根本思路,感悟自然界的和谐与统一。
4、提升实验技能,特别是数据采集和分析的才能。
问题的提出:举例说明生活中的各种碰撞现象。
演示小球的碰撞。
〔1〕一动碰一静:〔2〕……发现:碰撞前后速度变化,质量不同时,速度变化也不一样。
提出问题:碰撞前后会不会有什么物理量是保持不变的呢?按照一贯的思路,从简单到复杂,我们从研究最简单的碰撞开场我们的探究之路:一维碰撞:两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿这条运动。
猜测:〔1〕与物体运动相关的物理量有哪些?速度是矢量,实验中如何表达其方向?〔2〕碰撞前后哪个物理量可能是不变的?列举可能性:实验设计:碰撞有很多情形,我们需要将猜测的可能性放到各种碰撞情形下去验证,得出的结论才具有说服力。
根据猜测,需要测量的物理量有:____________________________________需要解决的三个问题:〔1〕如何保证一维碰撞?〔2〕怎样测量碰撞前后的速度?〔3〕如何制造多种碰撞情形? 实验方案分析:采用课本P4,“参考案例一〞。
〔1〕利用气垫导轨保证一维碰撞。
〔2〕利用光电计时装置,测量时间,计算速度。
〔3〕改变两滑块的初速度和滑块间的接触局部,实现多种情形的碰撞。
高中物理人教版碰撞教案
高中物理人教版碰撞教案
教学内容:碰撞的基本概念与运动规律
教学目标:
1. 了解碰撞的基本定义和种类
2. 掌握碰撞的动量守恒定律和动能守恒定律
3. 能够应用碰撞的相关知识解决问题
教学重点:碰撞的动量守恒定律和动能守恒定律
教学难点:应用碰撞定律解决实际问题
教学过程:
一、导入(5分钟)
通过提问“你知道碰撞是什么吗?”,引导学生思考碰撞的概念,并带入本课的主题。
二、讲解碰撞的基本理论(10分钟)
1. 讲解碰撞的定义及种类:完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞
2. 引导学生理解碰撞前后动量守恒和动能守恒的概念
三、实验(15分钟)
1. 设计一个简单的实验,让学生观察完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞的现象,帮助他们理解碰撞
2. 引导学生观察实验结果,讨论碰撞前后动量和动能的变化情况
四、讲解碰撞定律(10分钟)
1. 介绍碰撞的动量守恒定律和动能守恒定律的表达式
2. 通过简单的例题演示如何应用碰撞定律解决问题
五、练习(15分钟)
1. 布置几道练习题,让学生独立思考并解答
2. 带领学生一起讨论解题思路,并指导他们正确运用碰撞定律
六、作业布置(5分钟)
布置相关的作业,巩固学生对碰撞定律的理解和应用。
七、课堂总结(5分钟)
对本节课的重点内容进行总结,强调碰撞的重要性和应用。
鼓励学生在实际生活中多加观察,在实践中应用所学知识。
教学反思:
通过本节课的教学,学生对碰撞的基本概念和运动规律有了更深入的理解,提高了他们的动手能力和解决问题的能力。
同时,教师要不断引导学生思考和探索,培养他们的实践能力和创新思维。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第4节碰__撞1.如果碰撞过程中机械能守恒,这样的碰撞叫做弹性碰撞,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。
2.两小球碰撞前后的运动速度与两球心的连线在同一条直线上,这种碰撞称为正碰,也叫对心碰撞。
3.微观粒子相互接近时并不像宏观物体那样“接触”,这样的碰撞又叫散射。
一、碰撞的分类 1.从能量角度分类(1)弹性碰撞:碰撞过程中机械能守恒。
(2)非弹性碰撞:碰撞过程中机械能不守恒。
(3)完全非弹性碰撞:碰撞后合为一体或碰后具有共同速度,这种碰撞动能损失最大。
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。
二、弹性碰撞特例1.两质量分别为m 1、m 2的小球发生弹性正碰,v 1≠0,v 2=0,则碰后两球速度分别为v 1′=m 1-m 2m 1+m 2v 1,v 2′=2m 1m 1+m 2v 1。
2.若m 1=m 2的两球发生弹性正碰,v 1≠0,v 2=0,则v 1′=0,v 2′=v 1,即两者碰后交换速度。
3.若m 1≪m 2,v 1≠0,v 2=0,则二者弹性正碰后,v 1′=-v 1,v 2′=0。
表明m 1被反向以原速率弹回,而m2仍静止。
4.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。
三、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”而发生的碰撞。
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,所以多数粒子碰撞后飞向四面八方。
1.自主思考——判一判(1)两小球在光滑水平面上碰撞后粘在一起,因而不满足动量守恒定律。
(×)(2)速度不同的两小球碰撞后粘在一起,碰撞过程中没有能量损失。
(×)(3)在系统所受合外力为零的条件下,正碰满足动量守恒定律,斜碰不满足动量守恒定律。
(×)(4)微观粒子碰撞时并不接触,但仍属于碰撞。
(√)2.合作探究——议一议(1)如图1641所示,打台球时,质量相等的母球与目标球发生碰撞,两个球一定交换速度吗?图1641提示:不一定。
只有质量相等的两个物体发生一维弹性碰撞时,系统的总动量守恒,总动能守恒,才会交换速度,否则不会交换速度。
(2)如图1642所示是金原子核对α粒子的散射,当α粒子接近金原子核时动量守恒吗?图1642提示:动量守恒。
因为微观粒子相互接近时,它们之间的作用力属于内力,满足动量守恒的条件,故动量守恒。
对碰撞问题的理解1.碰撞的广义理解物理学里所研究的碰撞,包括的范围很广,只要通过短时间作用,物体的动量发生了明显的变化,都可视为碰撞。
例如:两个小球的撞击,子弹射入木块,系在绳子两端的物体将松弛的绳子突然拉直,铁锤打击钉子,列车车厢的挂接,中子轰击原子核等均可视为碰撞问题。
需注意的是必须将发生碰撞的双方(如两小球、子弹和木块、铁锤和钉子、中子和原子核等)包括在同一个系统中,才能对该系统应用动量守恒定律。
2.碰撞过程的五个特点(1)时间特点:在碰撞、爆炸现象中,相互作用的时间很短。
(2)相互作用力的特点:在相互作用过程中,相互作用力先是急剧增大,然后急剧减小,平均作用力很大。
(3)动量守恒条件的特点:系统的内力远远大于外力,所以系统即使所受合外力不为零,外力也可以忽略,系统的总动量守恒。
(4)位移特点:碰撞、爆炸过程是在一瞬间发生的,时间极短,在物体发生碰撞、爆炸的瞬间,可忽略物体的位移,认为物体在碰撞、爆炸前后仍在同一位置。
(5)能量特点:碰撞前总动能E k与碰撞后总动能E k′满足:E k≥E k′。
3.碰撞中系统的能量(1)弹性碰撞:动量守恒,机械能守恒。
(2)非弹性碰撞:动量守恒,动能有损失,转化为系统的内能。
(3)完全非弹性碰撞:动量守恒,动能损失最大,碰撞后两物体粘合在一起以相同的速度运动。
[典例] 如图1643所示,在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板,A球在水平面上静止放置,B球向左运动与A球发生正碰,B球碰撞前、后的速率之比为3∶1,A球垂直撞向挡板,碰后原速率返回。
两球刚好不发生第二次碰撞,A、B两球的质量之比为________,A、B碰撞前、后两球总动能之比为________。
图1643[思路点拨](1)B 与A 碰撞过程A 、B 组成的系统动量守恒。
(2)B 球碰后的速度方向与碰前方向相反。
(3)两球刚好不发生第二次碰撞的条件是B 与A 碰撞后两球速度大小相等。
[解析] 设B 球碰撞前速度为v ,则碰后速度为-v3,根据题意可知,B 球与A 球碰撞后A 速度为v3。
由动量守恒定律有m B v B =m A ·v3+m B ⎝ ⎛⎭⎪⎫-v 3解得:m A ∶m B =4∶1A 、B 碰撞前、后两球总动能之比为(E k A +E k B )∶(E k A ′+E k B ′)=12m B v 2∶⎣⎢⎡⎦⎥⎤12m A ·⎝ ⎛⎭⎪⎫v 32+12m B ⎝ ⎛⎭⎪⎫-v 32=9∶5。
[答案] 4∶1 9∶5对碰撞问题的三点提醒(1)当遇到两物体发生碰撞的问题,不管碰撞环境如何,要首先想到利用动量守恒定律。
(2)对心碰撞是同一直线上的运动过程,只在一个方向上列动量守恒方程即可,此时应注意速度正、负号的选取。
(3)而对于斜碰,要在相互垂直的两个方向上分别应用动量守恒定律。
1.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 且静止的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 .0.6vB .0.4vC .0.3vD .0.2v解析:选A 两球在碰撞的过程中动量守恒,有mv =2mv B -mv A ,又v A >0,故v B >0.5v ,选项A 正确。
2.如图1644所示,木块A 、B 的质量均为2 kg ,置于光滑水平面上,B 与一轻质弹簧的一端相连,弹簧的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,弹簧具有的弹性势能大小为( )图1644A .4 JB .8 JC .16 JD .32 J解析:选B A 、B 在碰撞过程中动量守恒,碰后粘在一起共同压缩弹簧的过程中机械能守恒。
由碰撞过程中动量守恒得m A v A =(m A +m B )v代入数据解得v=m A v AmA +m B=2 m/s 所以碰后A 、B 及弹簧组成的系统的机械能为12(m A +m B )v 2=8 J ,当弹簧被压缩至最短时,系统的动能为0,只有弹性势能,由机械能守恒定律得此时弹簧的弹性势能为8 J 。
碰撞与爆炸的对比判断碰撞类问题的三个依据(1)系统动量守恒,即p 1+p 2=p 1′+p 2′。
(2)系统动能不增加,即E k1+E k2≥E k1′+E k2′或p 212m 1+p 222m 2≥p 1′22m 1+p 2′22m 2。
(3)速度要合理⎩⎪⎨⎪⎧若碰前两物体同向运动,则v 后>v 前,追碰后,原来在前面的物体速度一定增大,且v 前′≥v 后′。
若碰前两物体相向运动,则对碰后两物体的运动方向不可能都不改变。
[典例] (多选)如图1645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 kg·m/s,B 球动量为12 kg·m/s,A 球追上B 球并相碰,碰撞后,A 球动量变为8 kg·m/s,方向没变,则A 、B 两球质量的比值为( )图1645A .0.5B .0.6C .0.65D .0.75[解析] A 、B 两球同向运动,A 球要追上B 球应满足条件:v A >v B 。
两球碰撞过程中动量守恒,且动能不会增加,碰撞结束满足条件:v B ′≥v A ′。
由v A >v B 得,p A m A >p B m B ,即m A m B <p A p B =56=0.83,由碰撞过程动量守恒得:p A +p B =p A ′+p B ′ 解得p B ′=14 kg·m/s 由碰撞过程的动能关系得:p 2A 2m A +p 2B2m B ≥p A ′22m A +p B ′22m B ,m A m B ≤3652=0.69 由v B ′≥v A ′得,p B ′m B ≥p A ′m A ,m A m B ≥p A ′p B ′=814=0.57 所以0.57≤m Am B≤0.69 选项B 、C 正确。
[答案] BC(1)只考虑碰撞前后的速度大小关系,没有考虑两球碰撞过程中动能不增加的能量关系时易错选D 项。
(2)只考虑碰撞过程中动量守恒和动能不增加,则易错选A 项。
1.甲、乙两铁球质量分别是m 1=1 kg ,m 2=2 kg ,在光滑平面上沿同一直线运动,速度分别是v 1=6 m/s 、v 2=2 m/s 。
甲追上乙发生正碰后两物体的速度有可能是( )A .v 1′=7 m/s ,v 2′=1.5 m/sB .v 1′=2 m/s ,v 2′=4 m/sC .v 1′=3.5 m/s ,v 2′=3 m/sD .v 1′=4 m/s ,v 2′=3 m/s解析:选B 选项A 和B 均满足动量守恒条件,但选项A 碰后总动能大于碰前总动能,选项A 错误、B 正确;选项C 不满足动量守恒条件,错误;选项D 满足动量守恒条件,且碰后总动能小于碰前总动能,但碰后甲球速度大于乙球速度,不合理,选项D 错误。
故应选B 。
2.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球以速度v 0射向它们,如图1646所示。
设碰撞中不损失机械能,则碰后三个小球的速度可能是( )图1646A .v 1=v 2=v 3=13v 0 B .v 1=0,v 2=v 3=12v 0C .v 1=0,v 2=v 3=12v 0D .v 1=v 2=0,v 3=v 0解析:选D 由题设条件,三个小球在碰撞过程中总动量和总动能守恒。