選修3-5：碰撞(新人教版)課件

1、ks5u精品課件 （江蘇于正華） 第第4節(jié)節(jié) 碰撞碰撞 教材分析教材分析 不要把這節(jié)當(dāng)做新的知識(shí)點(diǎn)，應(yīng)該把它看成動(dòng)量守恒定律和不要把這節(jié)當(dāng)做新的知識(shí)點(diǎn)，應(yīng)該把它看成動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律的習(xí)題課。機(jī)械能守恒定律的習(xí)題課。本節(jié)回顧第本節(jié)回顧第1 1節(jié)的演示實(shí)驗(yàn)，提出了彈節(jié)的演示實(shí)驗(yàn)，提出了彈性碰撞的概念，進(jìn)而提出非彈性碰撞的概念。通過性碰撞的概念，進(jìn)而提出非彈性碰撞的概念。通過“思考與討論思考與討論”，進(jìn)行理論推導(dǎo)，從而解釋了第進(jìn)行理論推導(dǎo)，從而解釋了第1 1節(jié)的演示實(shí)驗(yàn)。明確對(duì)心碰撞和非節(jié)的演示實(shí)驗(yàn)。明確對(duì)心碰撞和非對(duì)心碰撞的概念，進(jìn)一步介紹了微觀粒子的碰撞現(xiàn)象對(duì)心碰撞的概念，進(jìn)一步介紹

2、了微觀粒子的碰撞現(xiàn)象散射。最散射。最后介紹了中子的發(fā)現(xiàn)過程，讓學(xué)生進(jìn)一步了解動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用。后介紹了中子的發(fā)現(xiàn)過程，讓學(xué)生進(jìn)一步了解動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用。 引入思路：引入思路： 碰撞問題，遵循動(dòng)量守恒定律學(xué)生已經(jīng)明確，這時(shí)可以向碰撞問題，遵循動(dòng)量守恒定律學(xué)生已經(jīng)明確，這時(shí)可以向?qū)W生提出兩個(gè)物體碰撞前后其能量是否守恒的問題。因?yàn)樵谔帉W(xué)生提出兩個(gè)物體碰撞前后其能量是否守恒的問題。因?yàn)樵谔幚砼鲎矄栴}過程中，學(xué)生往往關(guān)注的是動(dòng)量及動(dòng)量守恒定律的理碰撞問題過程中，學(xué)生往往關(guān)注的是動(dòng)量及動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用，而對(duì)系統(tǒng)的總能量是否守恒的問題容易忽視。應(yīng)用，而對(duì)系統(tǒng)的總能量是否守恒的問題容易忽視。ks5u精品

3、課件 （江蘇于正華） 探究：探究： P14思考與討論思考與討論 在本章第一節(jié)開始的演示中，一個(gè)鋼球與另一個(gè)靜止的鋼球相在本章第一節(jié)開始的演示中，一個(gè)鋼球與另一個(gè)靜止的鋼球相碰，如果兩個(gè)鋼球的質(zhì)量相等，第一個(gè)鋼球停止運(yùn)動(dòng)，第二個(gè)鋼碰，如果兩個(gè)鋼球的質(zhì)量相等，第一個(gè)鋼球停止運(yùn)動(dòng)，第二個(gè)鋼球能擺到同樣的高度，說明這個(gè)碰撞過程中沒有能量損失，碰撞球能擺到同樣的高度，說明這個(gè)碰撞過程中沒有能量損失，碰撞過程能量守恒。過程能量守恒。碰撞過程中能量總要守恒嗎？下面分析一個(gè)例子。碰撞過程中能量總要守恒嗎？下面分析一個(gè)例子。如圖如圖16.4-1，兩個(gè)物體的質(zhì)量都是，兩個(gè)物體的質(zhì)量都是m，碰撞以前一個(gè)物體靜止，碰

4、撞以前一個(gè)物體靜止，另一個(gè)以速度另一個(gè)以速度v向它撞去。碰撞以后兩個(gè)物體粘在一起，成為一個(gè)向它撞去。碰撞以后兩個(gè)物體粘在一起，成為一個(gè)質(zhì)量為質(zhì)量為2m的物體，以速度的物體，以速度v繼續(xù)前進(jìn)。繼續(xù)前進(jìn)。這個(gè)碰撞過程中能量（總動(dòng)能）守恒嗎？這個(gè)碰撞過程中能量（總動(dòng)能）守恒嗎？可以先根據(jù)動(dòng)量守恒定律求出碰撞后的共同速度可以先根據(jù)動(dòng)量守恒定律求出碰撞后的共同速度v，用，用v表示它表示它，然后分別計(jì)算碰撞前后的總動(dòng)能。，然后分別計(jì)算碰撞前后的總動(dòng)能。實(shí)質(zhì)上又是一個(gè)科學(xué)探究過程（理論探究實(shí)質(zhì)上又是一個(gè)科學(xué)探究過程（理論探究 ）圖圖16.4-1碰撞后兩個(gè)物體結(jié)合碰撞后兩個(gè)物體結(jié)合在一起，碰撞過程中能量守在一

5、起，碰撞過程中能量守恒嗎？恒嗎？ks5u精品課件 （江蘇于正華）【例【例1】 質(zhì)量質(zhì)量m1=10g的小球在光得的水平面上以的小球在光得的水平面上以v1=30cms的速度向右運(yùn)動(dòng)的速度向右運(yùn)動(dòng)，恰遇上質(zhì)量，恰遇上質(zhì)量m2=50 g的小球以的小球以v2=10cms的速度向左運(yùn)動(dòng)。碰撞后，小球的速度向左運(yùn)動(dòng)。碰撞后，小球m2恰恰好靜止。那么碰撞后小球好靜止。那么碰撞后小球m1的速度多大的速度多大?方向如何方向如何?探究過程：探究過程： P15P15思考與討論思考與討論我們的任務(wù)是得出用我們的任務(wù)是得出用m m1 1、m m2 2、v v1 1表達(dá)表達(dá)v v1 1和和v v2 2的公式。的公式。碰撞過

6、程都要遵從動(dòng)量守恒定律碰撞過程都要遵從動(dòng)量守恒定律彈性碰撞中沒有機(jī)械能損失彈性碰撞中沒有機(jī)械能損失兩個(gè)兩個(gè)方程聯(lián)立，把方程聯(lián)立，把v v1 1和和v v2 2作為未知量解出來就可以了。作為未知量解出來就可以了。（落實(shí)探究精神，落實(shí)探究精神，改變學(xué)習(xí)方式改變學(xué)習(xí)方式） 一、彈性碰撞和非彈性碰撞一、彈性碰撞和非彈性碰撞1彈性碰撞彈性碰撞 在彈性力作用下，碰撞過程只產(chǎn)生機(jī)械能的轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)內(nèi)無機(jī)械能的損失的碰撞，在彈性力作用下，碰撞過程只產(chǎn)生機(jī)械能的轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)內(nèi)無機(jī)械能的損失的碰撞，稱為彈性碰撞。稱為彈性碰撞。 舉例：通常情況下的鋼球、玻璃球等堅(jiān)硬物體之間的碰撞及分子、原子等之間的舉例：通常情況下的鋼

7、球、玻璃球等堅(jiān)硬物體之間的碰撞及分子、原子等之間的碰撞皆可視為彈性碰撞。碰撞皆可視為彈性碰撞。ks5u精品課件 （江蘇于正華）2非彈性碰撞 (1)非彈性碰撞：受非彈性力作用，使部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的碰撞稱為非彈性碰撞。 (2)完全非彈性碰撞：是非彈性磁撞的特例，這種碰撞的特點(diǎn)是碰后粘在起(或碰后具有共同的速度)，其動(dòng)能損失最大其動(dòng)能損失最大。（試試如何推導(dǎo)？） 注意：碰撞后發(fā)生永久性形變、粘在一起、摩擦生熱等的碰撞往往為非彈性碰撞。 【例2】如圖所示，P物體與一個(gè)連著彈簧的Q物體正碰，碰撞后P物體靜止，Q物體以P物體碰撞前速度v離開，已知P與Q質(zhì)量相等，彈簧質(zhì)量忽略不計(jì)，那么當(dāng)彈簧被壓縮至最短

8、時(shí)，下列的結(jié)論中正確的應(yīng)是 ( ) AP的速度恰好為零 BP與Q具有相同速度 CQ剛開始運(yùn)動(dòng) DQ的速度等于v ks5u精品課件 （江蘇于正華）【例3】：如圖所示，質(zhì)量為M的重錘自h高度由靜止開始下落，砸到質(zhì)量為m的木楔上沒有彈起，二者一起向下運(yùn)動(dòng)設(shè)地層給它們的平均阻力為F，則木楔可進(jìn)入的深度L是多少？ 第一階段，對(duì)重錘有： 第二階段，對(duì)重錘及木楔有 Mv+0=（M+m） 第三階段，對(duì)重錘及木楔有ks5u精品課件 （江蘇于正華）【例4】在光滑水平面上，有A、B兩個(gè)小球向右沿同一直線運(yùn)動(dòng)，取向右為正，兩球的動(dòng)量分別是pA=5kgm/s，pB=7kgm/s，如圖所示若能發(fā)生正碰，則碰后兩球的動(dòng)量增

9、量pA、pB可能是 （ ）ApA=-3kgm/s；pB =3kgm/sBpA=3kgm/s；pB =3kgm/sCpA=-10kgm/s；pB =10kgm/sDpA=3kgm/s；pB =-3kgm/s 解決此類問題的依據(jù) 系統(tǒng)動(dòng)量守恒；系統(tǒng)的總動(dòng)能不能增加；系統(tǒng)總能量的減少量不能大于發(fā)生完全非彈性碰撞時(shí)的能量減少量；碰撞中每個(gè)物體動(dòng)量的增量方向一定與受力方向相同；如碰撞后向同方向運(yùn)動(dòng)，則后面物體的速度不能大于前面物體的速度 正確答案為A ks5u精品課件 （江蘇于正華） 二、對(duì)心碰撞和非對(duì)心碰撞二、對(duì)心碰撞和非對(duì)心碰撞 1對(duì)心碰撞 兩球碰撞時(shí)，碰撞之前球的運(yùn)動(dòng)速度與兩球心的連線在同條直線上

10、，碰撞之后兩球的速度仍沿著這條直線，這種碰撞稱為對(duì)心碰撞，也叫正碰。 注意：發(fā)生對(duì)心碰撞的兩個(gè)物體，碰撞前后的速度都沿同一條直線，它們的動(dòng)量也都沿這條直線，在這個(gè)方向上動(dòng)量守恒。 2非對(duì)心碰撞 兩球碰撞時(shí)，碰撞之前的運(yùn)動(dòng)速度與兩球心的連線不在同條直線上，碰撞之后兩球的速度都會(huì)偏離原來兩球心的連線。這種碰撞稱為非對(duì)心碰撞，也叫斜碰。斜碰也遵循動(dòng)量守恒定律，但情況較復(fù)雜，中學(xué)階段不作要求。ks5u精品課件 （江蘇于正華）三、散射三、散射1、散射：在粒產(chǎn)物理和核物理中，常常使一束粒子射人物體，粒子與物體中的微粒碰撞。這些微觀粒子相互接近時(shí)并不發(fā)生直接接觸，這種微觀粒子的碰撞叫做散射。 由于粒子與物質(zhì)

11、微粒發(fā)生對(duì)心碰撞的概率很小，所以多數(shù)粒子在磁撞后飛向四面八方。ks5u精品課件 （江蘇于正華）2、如何正確理解非對(duì)心碰撞與散射、如何正確理解非對(duì)心碰撞與散射? 詮釋詮釋 (1)非對(duì)心碰撞的兩個(gè)物體，碰撞前后速度不在同一條直線上，屬于二維碰撞問題如果系統(tǒng)碰撞過程中所受合外力為零，則仍然滿足動(dòng)量守恒，這時(shí)通常將動(dòng)量守恒用分量式表示如： (2)在用粒子轟擊金箔時(shí)，粒子與金原子核碰撞(并不直接接觸)后向各個(gè)方向飛出，即發(fā)生散射其散射角滿足以下關(guān)系式 其中Z為金原子的原子序數(shù)，M是粒子的質(zhì)量，o為真空中的介電常數(shù)，其他物理量見圖所示從上式可以看出，b越小，越大當(dāng)bo時(shí)，粒子好像被彈回來一樣ks5u精品課件 （江蘇于正華） 微觀粒子之間的碰撞通常被視為完全彈性碰撞，遵從動(dòng)量守恒及前后動(dòng)能相等英國(guó)物理學(xué)家查德威克利用彈性碰撞理論成功地發(fā)現(xiàn)了中子ks5u精品課件 （江蘇于正華） 學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求; （1）對(duì)于彈性碰撞和非彈性碰撞的學(xué)習(xí)，根）對(duì)于彈性碰撞和非彈性碰撞的學(xué)習(xí)，根據(jù)課本中據(jù)課本中“思考與討論思考與討論”的提示，自己能分析列的提示，自己能分析列出方程，解出結(jié)果后，再做討論。出方程，解出結(jié)果后，再做討論。 （2）知