《彈性碰撞和非彈性碰撞》教學(xué)設(shè)計(jì)-高二上學(xué)期物理人教版(2023年)選擇性必修第一冊(cè)

15課題彈性碰撞和非彈性碰撞單元1學(xué)科物理年級(jí)高二經(jīng)過(guò)前面四節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)從試驗(yàn)到理論，再?gòu)睦碚摰皆囼?yàn)，對(duì)碰撞中的動(dòng)量守恒有了較為清楚的生疏。碰撞是生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象。碰撞時(shí)物體間相互作用持續(xù)時(shí)間很短，相互作用力很大，滿足動(dòng)量守恒條件。本節(jié)的設(shè)計(jì)以碰撞實(shí)例為載體，經(jīng)受試驗(yàn)探究、理論推教材分析觀及能量觀。與生產(chǎn)生活相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。1、了解彈性碰撞和非彈性碰撞。2、會(huì)分析具體實(shí)例中的碰撞特點(diǎn)及類型。3、會(huì)用動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)解決生產(chǎn)生活中與一維碰撞相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。教學(xué)目標(biāo) 物理觀念：通過(guò)學(xué)習(xí)理解彈性碰撞、非彈性碰撞，了解正碰(對(duì)心碰撞)。與核 科學(xué)思維：通過(guò)實(shí)例分析，會(huì)應(yīng)用動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)解決一維碰撞問(wèn)題。心素 科學(xué)探究應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律去解決典型的碰撞問(wèn)題推導(dǎo)兩個(gè)小球養(yǎng) 在彈性碰撞后的速度表達(dá)式。解決與生產(chǎn)生活相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。重點(diǎn)難點(diǎn)會(huì)分析具體實(shí)例中的碰撞特點(diǎn)及類型。會(huì)用動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)解決生產(chǎn)生活中與一維碰撞相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入課碰撞是自然界中常見(jiàn)的現(xiàn)象。隕石撞擊地球而對(duì)地表產(chǎn)生破壞，網(wǎng)球受球拍撞擊而轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)狀 思考自然提出問(wèn)題，態(tài)……物體碰撞中動(dòng)量的變化狀況，前面已進(jìn)展了界的碰撞情景爭(zhēng)論。那么，在各種碰撞中能量又是如何變化的？中發(fā)生的能量變化。設(shè)置疑問(wèn)。引出課。講授課 一、彈性碰撞和非彈性碰撞1、碰撞：物體之間在極短時(shí)間內(nèi)的相互作用。回憶碰撞2、碰撞的特點(diǎn)：作用時(shí)間極短內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力幾乎在原位置進(jìn)展動(dòng)量守恒3、碰撞過(guò)程分析:

點(diǎn)。A小球初速度為V,B小球靜止,且m>m

分析碰撞0在光滑水平面上發(fā)生正碰.兩球間作用力如何變化？?jī)汕蜻\(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何變化？

A B過(guò)程中的受力狀況。 通過(guò)對(duì)碰撞過(guò)程中的受力和什么時(shí)候兩球相距最近?系統(tǒng)動(dòng)能和彈性勢(shì)能分別有什么特點(diǎn)？當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)能和彈性勢(shì)能分別有什么特點(diǎn)？

能量轉(zhuǎn)化分析，引出下一步對(duì)碰算。通過(guò)對(duì)碰結(jié)論：①作用力F先變大后變小;②兩球距離先減小后增大

撞中能量變化的分析，對(duì)碰③動(dòng)量守恒;系統(tǒng)減小的動(dòng)能先轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，勢(shì)撞進(jìn)展分類。能又轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。4、碰撞的種類:完全非彈性碰撞:VA=VBΔEK最大，兩球相距最近，:P=P?，EK>EK?，兩球不能恢復(fù)原狀彈性碰撞:P=P?，EK=EK?，兩球恢復(fù)原狀。m，碰撞以前一個(gè)物體靜止，另一個(gè)以速度v向它撞去。碰撞以后兩2m的物體，以速度v’連續(xù)前進(jìn)。這個(gè)碰撞過(guò)程中能量守恒嗎？依據(jù)動(dòng)量守恒定律mvmv”1

完成課本例題。完成課堂練習(xí)。

通過(guò)例題，更好的理解碰撞過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化狀況。碰撞后的共同速度v” v21Ek0

mv221 1E

2mv”2 mv2能量不守恒

k 2 4課堂練習(xí)180.0kg。5.0m/s的速度向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，與另一質(zhì)量為100kg3.0m/s的迎面而來(lái)的運(yùn)發(fā)動(dòng)乙相撞。碰撞后甲恰好靜止。假設(shè)碰撞時(shí)間極短，求：碰撞后乙的速度的大??；碰撞中總機(jī)械能的損失。思考：假設(shè)碰撞后兩球粘連在一起，則各球速度又是多少？動(dòng)能的損失又是多少？一，兩次分別屬于什么碰撞？屬于非彈性碰撞和完全非彈性碰撞二、彈性碰撞的實(shí)例分析：一維彈性碰撞的碰后速度確實(shí)定

分析彈性碰撞的實(shí)例。 對(duì)彈性碰撞的實(shí)例進(jìn)行分析，提高學(xué)生的科學(xué)推導(dǎo)力量。mv m1 1

vm v1 1 2 21 1 1mv2 mv2 m v22 1 1 2 1 1 2 2 2v

m m1 2 v

完成課堂1 m m 11 2 2m

練習(xí)。v 1 v2 m m 11 22、在光滑的水平面上有A、B兩球，其質(zhì)量分別為m、m，兩球在t0時(shí)刻發(fā)生正碰，A B并且在碰撞過(guò)程中無(wú)機(jī)械能損失，兩球在碰撞前后的速度—時(shí)間圖象如下圖，以下關(guān)系式正確的選項(xiàng)是〔 〕A．mA>mB B．mA<mBC．m＝m D．無(wú)法推斷A B答案：B拓展：m＝m；m>mB這兩種狀況下A、B的A B Av-t圖象分析“一動(dòng)一靜模型”。

讓學(xué)生級(jí)和實(shí)例分析彈性碰撞的幾種狀況，加深印象。m=m

，則v”

0,v”v

，等質(zhì)量物體1 2 1 2 1彈性碰撞速度交換〔如打臺(tái)球〕②假設(shè)m1

>m2

, 則v”2

v”1

0，大撞小，同向跑(如運(yùn)動(dòng)鋼球碰靜止玻璃球)③假設(shè)m1

>>m2

,則v”1

v,v”1

2v1④假設(shè)m1

<m2

, 則v”1

0,v”2

0，小撞大，被

完成思考

通過(guò)思考討彈回(如運(yùn)動(dòng)玻璃球碰靜止鋼球)

爭(zhēng)論。

論，提升學(xué)生解⑤假設(shè)m<<m,則v”1 2 1思考爭(zhēng)論

v1

,v”02

決問(wèn)題的力量和結(jié)合所學(xué)學(xué)問(wèn)拓m假設(shè)在一光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為 、m11 m2的剛性小球A和B，以初速度v、v1 v v 1 2碰撞過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒

展的力量。mvmv mv”mv”11 22 11 22彈性碰撞中沒(méi)有機(jī)械能損失1 mv2 m1

21mv”21mv”22 11 2 22

2 11 2 22解得：2mv

mv

完成課堂v”1

22 1 2 1mm

練習(xí)。2mvmv” 11 2

2mv1 22 mm1 2v2=0時(shí)，結(jié)論與前面的是否一樣？3、兩球A、B在光滑水平面上沿同始終線、同一方向運(yùn)動(dòng)，m＝1kg，m＝2kg，vA B AB＝6m/s，v＝2m/s，當(dāng)球A追上B并發(fā)生碰撞后，兩球AB速度的可能值是(取兩球碰撞前的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎?( )BA A．v′＝5m/s，v′＝2.5A A B．v′＝2m/s，v′＝4A A C．v′＝－4m/s，v′＝7A A D．v′＝7m/s，v′＝1.5A 碰撞前后動(dòng)量守恒：P=mAvA+mBvB=10kg.m/s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．即碰撞后：A的速度減小，或反向，B的速度增大。系統(tǒng)的總動(dòng)能不能增加答案：B碰撞可能性推斷的三個(gè)依據(jù):分析碰撞問(wèn)題時(shí)的關(guān)鍵點(diǎn)遵守動(dòng)量守恒定律。系統(tǒng)的動(dòng)能應(yīng)不增加。碰撞后各物體的運(yùn)動(dòng)狀況要符合實(shí)際狀況。拓展提高 1(多項(xiàng)選擇)在光滑水平面上,兩球沿球心連線以相等速率相向而行,并發(fā)生碰撞,以下現(xiàn)象可能的是( )假設(shè)兩球質(zhì)量一樣,碰后以某一相等速率相互分開(kāi)假設(shè)兩球質(zhì)量一樣,碰后以某一相等速率同向而行

總結(jié)碰撞發(fā)生的三個(gè)約束條件。完成拓展 通過(guò)完成練提高練習(xí)題。習(xí)題，總結(jié)根底學(xué)問(wèn)。假設(shè)兩球質(zhì)量不同,碰后以某一相等速率相互分開(kāi)假設(shè)兩球質(zhì)量不同,碰后以某一相等速率同向而行解析：碰撞前、后兩小球組成的系統(tǒng)總動(dòng)量守恒。碰撞前兩球總動(dòng)量為零,碰撞后也為零,所以選項(xiàng)A是可能的;假設(shè)碰撞后兩球以某一相等速率同向而行,則兩球的總動(dòng)量不為零,所以選項(xiàng)B不行能;碰撞前、后系統(tǒng)的總動(dòng)量的方向不同,所以動(dòng)量不守恒,選項(xiàng)C不行能;碰撞前總動(dòng)量不為零,碰后也不為零,方向可能一樣,所以,選項(xiàng)D是可能的。答案：AD2、如下圖,在光滑水平面上,用等大異向的F1、F2A、B兩個(gè)靜止的物體上,mA<mB,,以后兩物體相碰并黏合為一體,則黏合體最終將()A.靜止B.向右運(yùn)動(dòng)C.向左運(yùn)動(dòng)D.無(wú)法確定解析:選取AB兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)為爭(zhēng)論對(duì)象,整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,系統(tǒng)所受的合外力為零,所以動(dòng)量轉(zhuǎn)變量為零。初始時(shí)刻系統(tǒng)靜止,總動(dòng)量為零,最終黏合體的動(dòng)量也為零,即黏合體靜止,所以選項(xiàng)A正確。答案：A3、在沙堆上有一木塊,質(zhì)量m0=5kg,木塊上放一爆竹,質(zhì)量m=0.10kg。點(diǎn)燃爆竹后木塊陷入沙中5cm,58N,不計(jì)爆竹中火藥質(zhì)量和空氣阻力。求爆竹上升的最大高度。(g10m/s2),所以爆炸時(shí)動(dòng)量守恒,設(shè)v、v”分別為爆炸后爆竹和木塊的速率,取向上的方向?yàn)檎较?由動(dòng)量守恒定律得m