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文檔簡介
人教版(新教材)高中物理選擇性必修第一冊PAGEPAGE11.5彈性碰撞和非彈性碰撞學習目標:1.理解彈性碰撞、非彈性碰撞,正碰(對心碰撞)和斜碰(非對心碰撞)2.會應用動量、能量的觀點綜合分析、解決一維碰撞問題3.會運用動量守恒定律分析、解決碰撞等相互作用的問題4.學會分析完全非彈性碰撞特例5.碰撞與爆炸兩類模型的區(qū)別與聯(lián)系學習重點:會應用動量、能量的觀點綜合分析并解決一維碰撞問題;會運用動量守恒定律分析并解決碰撞等相互作用的問題學習難點:會應用動量、能量的觀點綜合分析、解決一維碰撞問題;會用動量、能量的觀點綜合分析完全非彈性碰撞學習任務一自主學習一、碰撞的分類1.從能量角度分類(1)彈性碰撞:碰撞過程中機械能守恒。(2)非彈性碰撞:碰撞過程中機械能不守恒。(3)完全非彈性碰撞:碰撞后合為一體或碰后具有共同速度,這種碰撞動能損失最大。2.從碰撞前后物體運動的方向是否在同一條直線上分類(1)正碰:(對心碰撞)兩個球發(fā)生碰撞,如果碰撞之前球的速度方向與兩球心的連線在同一條直線上,碰撞之后兩個球的速度方向仍會沿著這條直線的方向而運動。(2)斜碰:(非對心碰撞)兩個球發(fā)生碰撞,如果碰撞之前球的運動速度方向與兩球心的連線不在同一條直線上,碰撞之后兩球的速度方向都會偏離原來兩球心的連線而運動。二、彈性碰撞特例1.兩質(zhì)量分別為m1、m2的小球發(fā)生彈性正碰,v1≠0,v2=0,則碰后兩球速度分別為,2.若m1=m2的兩球發(fā)生彈性正碰,v1≠0,v2=0,則v1'=___,v2'=___,即兩者碰后交換速度。3.若m1?m2,v1≠0,v2=0,則二者彈性正碰后,v1'=___,v2'=___。表明m1被反向以原速率彈回,而m2仍靜止。4.若m1?m2,v1≠0,v2=0,則二者彈性正碰后,v1'=___,v2'=___。表明m1的速度不變,m2以2v1的速度被撞出去。三、碰撞模型——完全非彈性碰撞1.子彈打擊木塊模型如圖所示,質(zhì)量為m的子彈以速度v0射中放在光滑水平面上的木塊B,當子彈相對于木塊靜止不動時,子彈射入木塊的深度最大,二者速度相等,此過程系統(tǒng)動量守恒,動能減少,減少的動能轉化為內(nèi)能.(2)連接體模型如圖所示,光滑水平面上的A物體以速度v去撞擊靜止的B物體,A、B兩物體相距最近時,兩物體速度必定相等,此時彈簧最短,其壓縮量最大。(3)板塊模型如圖所示,物體A以速度v0滑到靜止在光滑水平面上的小車B上,當A在B上滑行的距離最遠時,A、B相對靜止,A、B兩物體的速度必定相等。(4)如圖所示,質(zhì)量為M的滑塊靜止在光滑水平面上,滑塊的光滑弧面底部與桌面相切,一個質(zhì)量為m的小球以速度v0向滑塊滾來,設小球不能越過滑塊,則小球到達滑塊上的最高點時(即小球豎直方向上的速度為零),兩物體的速度肯定相等(方向為水平向右).學習任務二小組探討1.如圖所示,空中飛行的一枚炮彈,不計空氣阻力,當此炮彈的速度恰好沿水平方向時,炮彈炸裂成A、B兩塊,其中質(zhì)量較大的A塊的速度方向與v0方向相同.探討2:爆炸時系統(tǒng)動能的變化規(guī)律與碰撞時系統(tǒng)動能的變化規(guī)律相同嗎?2.質(zhì)量為m、速度為v的A球跟質(zhì)量為3m、靜止的B球發(fā)生正碰.碰撞可能是彈性的,也可能是非彈性的,因此,碰撞后B球的速度允許有不同的值.請你論證:碰撞后B球的速度可能是以下值中的()A.0.6vB.0.4vC.0.2v D.0.1v學習任務三自我檢測1.基礎判斷(1)發(fā)生彈性碰撞時,被撞物體可能碎成幾塊()(2)臺球桌上的兩個臺球碰撞時可以近似看成是正碰()(3)兩小球在光滑水平面上碰撞后粘在一起,因而不滿足動量守恒定律()(4)速度不同的兩小球碰撞后粘在一起,碰撞過程中沒有能量損失()(5)在系統(tǒng)所受合外力為零的條件下,正碰滿足動量守恒定律,斜碰不滿足動量守恒定律()2..如圖所示,P物體與一個連著彈簧的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,那么當彈簧被壓縮至最短時,下列的結論中正確的應是()A.P的速度恰好為零 B.P與Q具有相同速度C.Q剛開始運動 D.Q的速度等于v3.如圖所示,有兩個質(zhì)量都為m的小球A和B(大小不計),A球用細繩吊起,細繩長度等于懸點距地面的高度,B球靜止放于懸點正下方的地面上.現(xiàn)將A球拉到距地面高度為h處由靜止釋放,擺動到最低點與B球碰撞后粘在一起共同上擺,則:(1)它們一起上升的最大高度為多大?(2)碰撞中損失的機械能是多少?4.如圖所示,在水平光滑直導軌上,靜止著三個質(zhì)量均為m=1kg的相同小球A、B、C,現(xiàn)讓A球以v0=2m/s的速度向著B球運動,A、B兩球碰撞后粘合在一起,兩球繼續(xù)向右運動并跟C球碰撞,C球的最終速度vC=1m/s.求:(1)A、B兩球跟C球相碰前的共同速度多大?(2)兩次碰撞過程中一共損失了多少動能?
▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁自主學習二、2.0v13.-v104.v12v1小組探討1.探討1:〖提*示〗:爆炸力大小相等,可以認為系統(tǒng)動量守恒.探討2:〖提*示〗:不同.碰撞時動能要么守恒,要么有損失,而爆炸時,有其他形式的能轉化為系統(tǒng)的機械能,系統(tǒng)的動能要增加.2.〖解析〗若發(fā)生彈性碰撞,設碰后A的速度為v1,B的速度為v2,以A的初速度方向為正方向,由動量守恒定律:mv=mv1+3mv2由機械能守恒定律:eq\f(1,2)mv2=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)+eq\f(1,2)×3mveq\o\al(2,2)由以上兩式得v1=-eq\f(v,2),v2=eq\f(v,2)若碰撞過程中損失機械能最大,則碰后兩者速度相同,設為v′,由動量守恒定律:mv=(m+3m)v′解得v′=eq\f(v,4)所以在情況不明確時,B球速度vB應滿足eq\f(v,4)≤vB≤eq\f(v,2).〖答案〗B自我檢測1.(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×2.B3.〖答案〗(1)eq\f(h,4)(2)eq\f(1,2)mgh〖解析〗(1)A球由靜止釋放到最低點的過程做的是圓周運動,應用動能定理可求出末速度,即mgh=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1),所以v1=eq\r(2gh),A球對B球碰撞滿足動量守恒mv1=(m+m)v2,所以v2=eq\f(1,2)v1=eq\f(\r(2gh),2);對A、B粘在一起共同上擺的過程應用機械能守恒,eq\f(1,2)(m+m)veq\o\al(2,2)=(m+m)gh′,解得h′=eq\f(h,4).(2)ΔE=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)-eq\f(1,2)×2mveq\o\al(2,2)=eq\f(1,2)mgh.4.〖解析〗(1)A、B相碰滿足動量守恒:mv0=2mv1得兩球跟C球相碰前的速度v1=1m/s.(2)兩球與C碰撞同樣滿足動量守恒:2
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