人教版選修35 碰撞 第1課時(shí) 教案.docx

16.4碰撞教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1認(rèn)識(shí)彈性碰撞與非彈性碰撞，認(rèn)識(shí)對(duì)心碰撞與非對(duì)心碰撞2了解微粒的散射（二）過(guò)程與方法通過(guò)體會(huì)碰撞中動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒與否，體會(huì)動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀感受不同碰撞的區(qū)別，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的精神。教學(xué)重點(diǎn)用動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律討論碰撞問(wèn)題教學(xué)難點(diǎn)對(duì)各種碰撞問(wèn)題的理解教學(xué)方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備課時(shí)安排1 課時(shí)教學(xué)過(guò)程（一）引入新課碰撞過(guò)程是物體之間相互作用時(shí)間非常短暫的一種特殊過(guò)程，因而碰撞具有如下特點(diǎn)：1碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒提問(wèn)：守恒的原因是什么？（因相互作用時(shí)間短暫，因此一般滿足f內(nèi)f外的條件）2碰撞過(guò)程中，物體沒(méi)有宏觀的位移，但每個(gè)物體的速度可在短暫的時(shí)間內(nèi)發(fā)生改變3碰撞過(guò)程中，系統(tǒng)的總動(dòng)能只能不變或減少，不可能增加提問(wèn)：碰撞中，總動(dòng)能減少最多的情況是什么？（在發(fā)生完全非彈性碰撞時(shí)總動(dòng)能減少最多）熟練掌握碰撞的特點(diǎn)，并解決實(shí)際的物理問(wèn)題，是學(xué)習(xí)動(dòng)量守恒定律的基本要求（二）進(jìn)行新課 一、彈性碰撞和非彈性碰撞(1)非彈性碰撞碰撞過(guò)程中物體往往會(huì)發(fā)生形變、發(fā)熱、發(fā)聲，一般會(huì)有動(dòng)能損失(2)完全非彈性碰撞碰撞后物體結(jié)合在一起，動(dòng)能損失最大(3)彈性碰撞碰撞過(guò)程中形變能夠完全恢復(fù)，不發(fā)熱、發(fā)聲，沒(méi)有動(dòng)能損失探究交流日常生活中哪些是彈性碰撞，哪些是完全非彈性碰撞？【提示】彈性碰撞：兩鋼球間的碰撞，臺(tái)球中母球和子球間的碰撞完全非彈性碰撞：子彈打入木塊.彈性碰撞的實(shí)驗(yàn)研究和規(guī)律1.基本知識(shí)(1)實(shí)驗(yàn)研究質(zhì)量相等的兩個(gè)鋼球發(fā)生彈性碰撞，碰撞前后兩球的總動(dòng)能不變，碰撞后兩球交換了速度質(zhì)量較大的鋼球與靜止的質(zhì)量較小的鋼球發(fā)生彈性碰撞，碰后兩球運(yùn)動(dòng)方向相同，碰撞過(guò)程中兩球總動(dòng)能不變質(zhì)量較小的鋼球與靜止的質(zhì)量較大的鋼球發(fā)生彈性碰撞，碰后，質(zhì)量較小的鋼球被反彈回來(lái)，碰撞過(guò)程中兩球總動(dòng)能不變綜上可知，彈性碰撞過(guò)程中，系統(tǒng)的動(dòng)量與動(dòng)能守恒(3)理論推導(dǎo)質(zhì)量m1的小球以速度v1與質(zhì)量m2的靜止小球發(fā)生彈性碰撞根據(jù)動(dòng)量守恒和動(dòng)能守恒，得m1v1m1v1m2v2m1vm1vm2v碰后兩球的速度分別為：v1，v2若m1m2，v1和v2都是正值，表示v1和v2都與v1方向相同(若m1m2，v1v1，v22v1，表示m1的速度不變，m2以2v1的速度被撞出去)若m1v后【解析】解答本題時(shí)要注意，兩球的碰撞不一定是彈性碰撞，所以，它們?cè)谂鲎策^(guò)程中動(dòng)量守恒，但動(dòng)能不一定守恒，一般情況下，要有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，除此之外，還要注意它們的速度關(guān)系經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，4種情況均符合動(dòng)量守恒一般來(lái)說(shuō)，在碰撞過(guò)程中，要有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即系統(tǒng)會(huì)損失一部分機(jī)械能，即有經(jīng)計(jì)算知，選項(xiàng)d不符合上述關(guān)系，所以選項(xiàng)d錯(cuò)誤；再仔細(xì)分析選項(xiàng)a、b、c中的速度關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在選項(xiàng)a中，碰后兩小球的速度方向不變，好像二者相互穿過(guò)一樣(如圖所示)，這顯然是不可能的，所以選項(xiàng)a錯(cuò)誤；同樣對(duì)選項(xiàng)b、c進(jìn)行分析，可以判斷b、c是正確的【答案】bc判斷一個(gè)碰撞過(guò)程能否發(fā)生需從以下三個(gè)方面入手：1是否遵守動(dòng)量守恒定律2系統(tǒng)的動(dòng)能如何變化，如果增加則碰撞不可能發(fā)生3碰撞的結(jié)果與各物體的運(yùn)動(dòng)情況是否符合實(shí)際，比如a球去碰靜止的b球，碰后若兩球同向，a球的速度不能大于b球2質(zhì)量相等的a、b兩球在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運(yùn)動(dòng)，a球的動(dòng)量是7 kgm/s，b球的動(dòng)量是5 kgm/s，當(dāng)a球追上b球發(fā)生碰撞，則碰撞后a、b兩球的動(dòng)量可能值是()apa6 kgm/s，pb6 kgm/sbpa3 kgm/s，pb9 kgm/scpa2 kgm/s，pb14 kgm/sdpa4 kgm/s，pb17 kgm/s【解析】從碰撞前后動(dòng)量守恒papbpapb驗(yàn)證，a、b、c三種皆有可能，d不可能；從總動(dòng)能只有守恒或減少：來(lái)看，只有a可能【答案】a綜合解題方略與動(dòng)量相關(guān)的臨界問(wèn)題兩質(zhì)量分別為m1和m2的劈a和b，高度相同，放在光滑水平面上，劈a和b的傾斜面都是光滑曲面，曲面下端與水平面相切，如圖131所示，一質(zhì)量為m的物塊位于劈a的傾斜面上，距水平面的高度為h.物塊從靜止開(kāi)始滑下，然后又滑上劈b.求物塊在劈b上能夠達(dá)到的最大高度圖131【規(guī)范解答】設(shè)物塊到達(dá)劈a的底端時(shí)，物塊和劈a的速度大小分別為v和v，由機(jī)械能守恒和動(dòng)量守恒得mghmv2m1v2m1vmv設(shè)物塊在劈b上達(dá)到的最大高度為h，此時(shí)物塊和劈b的共同速度大小為v，由機(jī)械能守恒和動(dòng)量守恒得mgh(m2m)v2mv2mv(m2m)v聯(lián)立式得hh.【答案】h分析臨界問(wèn)題的關(guān)鍵是尋找臨界狀態(tài)，在與動(dòng)量相關(guān)的臨界問(wèn)題中，臨界條件常常表現(xiàn)為兩個(gè)物體的相對(duì)速度關(guān)系和相對(duì)位移關(guān)系，分析時(shí)與追及問(wèn)題模型聯(lián)系，不難找到這類問(wèn)題的切入點(diǎn).【備課資源】(教師用書(shū)獨(dú)具)安全氣囊安全氣囊是安全氣囊系統(tǒng)的一個(gè)輔助保護(hù)設(shè)備，設(shè)置在車內(nèi)前方(正、副駕駛位)，側(cè)方(車內(nèi)前排和后排)和車頂三個(gè)方向裝有安全氣囊系統(tǒng)的容器外部都印有srs的字樣，直譯成中文為圖教131“輔助可充氣約束系統(tǒng)”旨在減輕乘員的傷害程度，當(dāng)發(fā)生碰撞事故時(shí)，避免乘員發(fā)生二次碰撞，或車輛發(fā)生翻滾等危險(xiǎn)情況下被拋離座位汽車在行駛過(guò)程中，傳感器系統(tǒng)不斷向控制裝置發(fā)送速度變化(或加速度)信息，由控制裝置(中央控制器)對(duì)這些信息加以分析判斷，如果所測(cè)的加速度、速度變化量或其他指標(biāo)超過(guò)預(yù)定值(即真正發(fā)生了碰撞)，則控制裝置向氣體發(fā)生器發(fā)出點(diǎn)火命令或傳感器直接控制點(diǎn)火，點(diǎn)火后發(fā)生爆炸反應(yīng)，產(chǎn)生n2或?qū)?chǔ)氣罐中壓縮氮?dú)忉尫懦鰜?lái)充滿碰撞氣袋乘員與氣袋接觸時(shí)，通過(guò)氣袋上排氣孔的阻尼吸收碰撞能量，達(dá)到保護(hù)乘員的目的汽車的安全氣囊內(nèi)有氮化鈉或硝酸銨等物質(zhì)當(dāng)汽車在高速行駛中受到猛烈撞擊時(shí)，這些物質(zhì)會(huì)迅速發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體，充滿氣囊新型安全氣囊加入了可分級(jí)充氣或釋放壓力的裝置，以防止一次突然點(diǎn)爆產(chǎn)生的巨大壓力對(duì)人頭部產(chǎn)生的傷害，特別在乘客未配戴安全帶的時(shí)候，可導(dǎo)致生命危險(xiǎn)具體方式有：1分級(jí)點(diǎn)爆方式：氣體發(fā)生器分兩級(jí)點(diǎn)爆，第一級(jí)產(chǎn)生約40%的氣體容積，遠(yuǎn)低于最大壓力，對(duì)人頭部移動(dòng)產(chǎn)生緩沖作用，第二級(jí)點(diǎn)爆產(chǎn)生剩余氣體，并且達(dá)到最大壓力總的來(lái)說(shuō)，兩級(jí)點(diǎn)爆的最大壓力小于單級(jí)點(diǎn)爆這種形式的壓力逐步增加2分級(jí)釋放壓力方式：囊袋上開(kāi)有泄壓孔或可調(diào)節(jié)壓力的孔，分為完全憑借氣體壓力頂開(kāi)的方式或電腦控制的拉片tether.這種方式，一開(kāi)始?jí)毫_(dá)到設(shè)定極限，然后瞬時(shí)釋放壓力，以避免過(guò)大傷害隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)汽車安全重視程度的提高，汽車安全技術(shù)中的安全氣囊技術(shù)近年來(lái)也發(fā)展得很快，智能化、多安全氣囊是今后整體安全氣囊系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì). 課堂練習(xí)：1現(xiàn)有甲、乙兩滑塊，質(zhì)量分別為3m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向運(yùn)動(dòng)，發(fā)生了碰撞已知碰撞后，甲滑塊靜止不動(dòng)，那么這次碰撞是()a彈性碰撞b非彈性碰撞c完全非彈性碰撞 d條件不足，無(wú)法確定【解析】由動(dòng)量守恒得3mvmv0mv所以v2v碰前總動(dòng)能為ek3mv2mv22mv2碰后總動(dòng)能為ekmv22mv2，ekek，所以a對(duì)【答案】a圖1322如圖132所示，光滑水平面上有大小相同的兩球在同一直線上運(yùn)動(dòng)，mb2ma，規(guī)定向右為正，a、b兩球動(dòng)量均為6 kgm/s，運(yùn)動(dòng)中兩球碰撞后，a球的動(dòng)量增量為4 kgm/s，則()a左方是a球，碰后a、b兩球速度大小之比為25b左方是a球，碰后a、b兩球速度大小之比為110c右方是a球，碰后a、b兩球速度大小之比為25d右方是a球，碰后a、b兩球速度大小之比為110【解析】由于向右為正，而a球動(dòng)量增量為4 kgm/s，說(shuō)明a受沖量向左，知a球在左方，c、d均錯(cuò)，由動(dòng)量守恒知a、b碰后的動(dòng)量分別為mava2 kgm/s，mbvb10 kgm/s.則因此，選項(xiàng)a正確【答案】a3a、b兩球在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運(yùn)動(dòng)，ma1 kg，mb2 kg，va6 m/s，vb2 m/s.當(dāng)a追上b并發(fā)生碰撞后，a、b兩球速度的可能值是()ava5 m/s，vb2.5 m/sbva2 m/s，vb4 m/scva4 m/s，vb7 m/sdva7 m/s，vb1.5 m/s【解析】雖然題中四個(gè)選項(xiàng)均滿足動(dòng)量守恒定律，但a、d兩項(xiàng)中，碰后a的速度va大于b的速度vb，必然要發(fā)生第二次碰撞，不符合實(shí)際，即a、d項(xiàng)均錯(cuò)誤；c項(xiàng)中，兩球碰后的總動(dòng)能為ek后mava2mbvb257 j，大于碰前的總動(dòng)能ek前22 j，違背了能量守恒，所以c項(xiàng)錯(cuò)；而b項(xiàng)既符合實(shí)際情況，也不違背能量守恒，所以b項(xiàng)對(duì)【答案】b4在光滑水平面上，甲、乙兩物體的質(zhì)量分別為m1、m2，它們沿同一直線相向運(yùn)動(dòng)，其中甲物體運(yùn)動(dòng)速度v1的大小是6 m/s，乙物體運(yùn)動(dòng)速度v2的大小是2 m/s.已知兩物體碰撞后各自沿著相反的方向運(yùn)動(dòng)，速度v的大小都是4 m/s，甲、乙兩物體的質(zhì)量之比為_(kāi)【解析】選甲物體碰前的速度v1的方向?yàn)檎较?，則由動(dòng)量守恒定律，得m1v1m2v2m2vm1v由上式得：.【答案】圖1335如圖133所示，小球a、b用等長(zhǎng)細(xì)線懸掛于同一固定點(diǎn)o.讓球a靜止下垂，將球b向右拉起，使細(xì)線水平從靜止釋放球b，兩球碰后粘在一起向左擺動(dòng)，此后細(xì)線與豎直方向之間的最大偏角為60.忽略空氣阻力，求：(1)兩球a、b的質(zhì)量之比；(2)兩球在碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能與球b在碰前的最大動(dòng)能之比【解析】(1)設(shè)球b的質(zhì)量為m2，細(xì)線長(zhǎng)為l，球b下落至最低點(diǎn)，但未與球a相碰時(shí)的速率為v，由機(jī)械能守恒定律得m2glm2v2式中g(shù)是重力加速度的大小設(shè)球a的質(zhì)量為m1；在兩球碰后的瞬