高中物理第一章碰撞与动量守恒第三节动量守恒定律在碰撞中的应用同步备课省公开课一等奖新名师优质课获奖P.pptx

,第一章,第三节动量守恒定律在碰撞中应用,1/40,学习目标,1.,掌握应用动量守恒定律解题普通步骤,.,2.,深入了解弹性碰撞和非弹性碰撞，会用动量和能量观点综合分析处理一维碰撞问题,.,2/40,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,3/40,知识探究,4/40,一、对三种碰撞深入认识,如图,1,甲、乙所表示，两个质量都是,m,物体，物体,B,静止在光滑水平面上，物体,A,以速度,v,0,正对,B,运动，碰撞后两个物体粘在一起，以速度,v,继续前进，两物体组成系统碰撞前后总动能守恒吗？假如不守恒，总动能怎样改变？,导学探究,甲,乙,图,1,答案,5/40,答案,不守恒,.,碰撞时：,m,v,0,2,m,v,所以,v,6/40,知识梳理,三种碰撞类型及其恪守规律,1.,弹性碰撞,动量守恒：,m,1,v,1,m,2,v,2,2.,非弹性碰撞,动量守恒：,m,1,v,1,m,2,v,2,机械能降低，损失机械能转化为,_,|,E,k,|,Q,m,1,v,1,m,2,v,2,m,1,v,1,m,2,v,2,内能,E,k,初,E,k,末,7/40,3.,完全非弹性碰撞,动量守恒：,m,1,v,1,m,2,v,2,(,m,1,m,2,),v,共,碰撞中机械能损失,_,最多,8/40,即学即用,判断以下说法正误,.,(1),发生碰撞两个物体，动量一定是守恒,.(,),(2),发生碰撞两个物体，机械能一定是守恒,.(,),(3),碰撞后，两个物体粘在一起，动量是守恒，但机械能损失是最大,.,(,),9/40,二、弹性正碰模型及拓展应用,导学探究,已知,A,、,B,两个弹性小球，质量分别为,m,1,、,m,2,，,B,小球静止在光滑水平面上，如图,2,所表示，,A,小球以初速度,v,0,与,B,小球发生正碰，求碰后,A,小球速度,v,1,和,B,小球速度,v,2,.,图,2,答案,10/40,答案,以,v,0,方向为正方向，由碰撞中动量守恒和机械能守恒得,m,1,v,0,m,1,v,1,m,2,v,2,11/40,知识梳理,1.,两质量分别为,m,1,、,m,2,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,.,(1),若,m,1,m,2,两球发生弹性正碰，,v,1,0,，,v,2,0,，则碰后,v,1,，,v,2,，即二者碰后交换速度,.,(2),若,m,1,m,2,，,v,1,0,，,v,2,0,，则二者弹性正碰后，,v,1,，,v,2,.,表明,m,1,速度不变，,m,2,以,2,v,1,速度被撞出去,.,(3),若,m,1,m,2,，,v,1,0,，,v,2,0,，则二者弹性正碰后，,v,1,，,v,2,0.,表明,m,1,被反向以,弹回，而,m,2,仍静止,.,0,v,1,v,1,2,v,1,v,1,原速率,12/40,2.,假如两个相互作用物体，满足动量守恒条件，且相互作用过程初、末状态总机械能不变，广义上也能够看成是弹性碰撞,.,13/40,即学即用,判断以下说法正误,.,(1),发生弹性碰撞两个小球碰后可能粘在一起,.(,),(2),两质量相等小球发生弹性碰撞时，二者动量守恒，速度交换，动能交换,.(,),(3),当小球与竖直墙壁发生弹性碰撞时，小球以原速率返回，动能守恒，动量守恒,.(,),14/40,题型探究,15/40,一、碰撞特点和分类,1.,碰撞分类,(1),弹性碰撞：系统动量守恒，机械能守恒,.,(2),非弹性碰撞：系统动量守恒，机械能降低，损失机械能转化为内能,.,(3),完全非弹性碰撞：系统动量守恒，碰撞后合为一体或含有相同速度，机械能损失最大,.,2.,爆炸：一个特殊,“,碰撞,”,特点,1,：系统动量守恒,.,特点,2,：系统动能增加,.,16/40,例,1,大小、形状完全相同，质量分别为,300 g,和,200 g,两个物体在无摩擦水平面上相向运动，速度分别为,50 cm,/s,和,100 cm/,s,，某一时刻发生碰撞,.,(1),假如两物体碰撞后粘合在一起，求它们碰撞后共同速度大小；,解析,答案,答案,0.1 m,/s,解析,令,v,1,50 cm,/s,0.5 m/,s,，,v,2,100 cm,/s,1 m/,s,，,设两物体碰撞后粘合在一起共同速度为,v,，,由动量守恒定律得,m,1,v,1,m,2,v,2,(,m,1,m,2,),v,，,代入数据解得,v,0.1 m/s,，负号表示方向与,v,1,方向相反,.,17/40,(2),在问题,(1),条件下，求碰撞后损失动能；,解析,答案,答案,0.135 J,18/40,(3),假如碰撞是弹性碰撞，求两物体碰撞后速度大小,.,解析,答案,答案,0.7 m/,s,0.8 m/s,解析,假如碰撞是弹性碰撞，设碰撞后两物体速度分别为,v,1,、,v,2,，,由动量守恒定律得,m,1,v,1,m,2,v,2,m,1,v,1,m,2,v,2,，,19/40,例,2,一弹丸在飞行到距离地面,5 m,高时仅有水平速度,v,2 m,/s,，爆炸成为甲、乙两块弹片水平飞出，甲、乙质量比为,3,1.,不计质量损失，取重力加速度,g,10 m/,s,2,.,则以下图中两块弹片飞行轨迹可能正确是,解析,答案,20/40,选项,B,中，,v,甲,2.5 m,/s,，,v,乙,0.5 m/,s,；,选项,C,中，,v,甲,1 m,/s,，,v,乙,2 m/,s,；,选项,D,中，,v,甲,1 m,/s,，,v,乙,2 m/,s.,21/40,二、弹性正碰模型,例,3,如图,3,所表示，,ABC,为一固定在竖直平面内光滑轨道，,BC,段水平，,AB,段与,BC,段平滑连接，质量为,m,1,小球从高为,h,处由静止开始沿轨道下滑，与静止在轨道,BC,段上质量为,m,2,小球发生碰撞，碰撞后两球运动方向处于同一水平线上，且在碰撞过程中无机械能损失,.,求碰撞后小球,m,2,速度大小,v,2,.,解析,答案,图,3,22/40,解析,设,m,1,碰撞前速度为,v,10,，依据机械能守恒定律有,m,1,gh,m,1,v,10,2,，解得,v,10,设碰撞后,m,1,与,m,2,速度分别为,v,1,和,v,2,，依据动量守恒定律有,m,1,v,10,m,1,v,1,m,2,v,2,因为碰撞过程中无机械能损失,23/40,针对训练,1,在光滑水平面上有三个完全相同小球，它们排成一条直线，,2,、,3,小球静止并靠在一起，,1,球以速度,v,0,射向它们，如图,4,所表示,.,设碰撞中不损失机械能，则碰后三个小球速度分别是,解析,答案,图,4,24/40,解析,因为,1,球与,2,球发生碰撞时间极短，,2,球位置来不及发生改变,.,这么,2,球对,3,球不产生力作用，即,3,球不会参加,1,、,2,球作用，,1,、,2,球作用后马上交换速度，即碰后,1,球停顿，,2,球速度马上变为,v,0,.,同理分析，,2,、,3,球作用后交换速度，故,D,正确,.,25/40,总结提升,1.,当碰到两物体发生碰撞问题时，不论碰撞环境怎样，要首先想到利用动量守恒定律,.,2.,两质量相等物体发生弹性正碰，速度交换,.,3.,解题时，应注意将复杂过程分解为若干个简单过程,(,或阶段,),，判断每个过程动量守恒情况、机械能守恒情况,.,但每一过程能量一定守恒,.,26/40,三、碰撞可能性判断,碰撞需满足三个条件：,1.,动量守恒，即,p,1,p,2,p,1,p,2,.,3.,速度要符合情景：碰撞后，原来在前面物体速度一定增大，且原来在前面物体速度大于或等于原来在后面物体速度，即,v,前,v,后,.,27/40,例,4,在光滑水平面上，有两个小球,A,、,B,沿同一直线同向运动,(,B,在前,),，已知碰前两球动量分别为,p,A,12 kgm/s,、,p,B,13 kgm/s,，碰后它们动量改变分别为,p,A,、,p,B,.,以下数值可能正确是,A.,p,A,3 kgm,/s,、,p,B,3 kgm/,s,B.,p,A,3 kgm,/s,、,p,B,3 kgm/,s,C.,p,A,24 kgm,/s,、,p,B,24 kgm/,s,D.,p,A,24 kgm,/s,、,p,B,24 kgm/,s,解析,答案,28/40,解析,对于碰撞问题要遵照三个规律：动量守恒定律、碰后系统机械能不增加和碰撞过程要符合实际情况,.,本题属于追及碰撞，碰前，后面运动小球速度一定要大于前面运动小球速度,(,不然无法实现碰撞,),，碰后，前面小球动量增大，后面小球动量减小，减小量等于增大量，所以,p,A,0,，,p,B,0,，而且,p,A,p,B,，据此可排除选项,B,、,D,；,若,p,A,24 kgm,/s,、,p,B,24 kgm/,s,，碰后两球动量分别为,p,A,12 kgm/s,、,p,B,37 kgm/s,，依据关系式,E,k,可知，,A,小球质量和动量大小不变，动能不变，而,B,小球质量不变，但动量增大，所以,B,小球动能增大，这么系统机械能比碰前增大了，选项,C,能够排除；,经检验，选项,A,满足碰撞所遵照三个标准，本题答案为,A.,29/40,针对训练,2,质量为,m,A,球以速率,v,与质量为,3,m,静止,B,球沿光滑水平面发生正碰，碰撞后,A,球速率为,，则,B,球速率可能为,解析,答案,30/40,解析,以,A,球原来运动方向为正方向，当碰后,A,球速度与原来同向时有：,当碰后,A,球速度与原来反向时有：,31/40,技巧点拨,1.,一个符合实际碰撞，一定是动量守恒，机械能不增加，满足能量守恒,.,32/40,达标检测,33/40,1.,两个小球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，,B,球在前，,A,球在后，,m,A,1 kg,，,m,B,2 kg,，,v,A,6 m/s,，,v,B,3 m/s,，当,A,球与,B,球发生碰撞后，,A,、,B,两球速度可能为,A.,v,A,4 m/s,，,v,B,4 m/s,B.,v,A,4 m/s,，,v,B,5 m/s,C.,v,A,4 m/s,，,v,B,6 m/s,D.,v,A,7 m/s,，,v,B,2.5 m/s,解析,答案,1,2,3,34/40,解析,两球碰撞过程系统动量守恒，以两球初速度方向为正方向，由动量守恒定律得,m,A,v,A,m,B,v,B,m,A,v,A,m,B,v,B,由碰撞过程系统动能不能增加可知,1,2,3,依据题意可知,v,A,v,B,将四个选项代入,式检验可知，,A,正确，,B,、,C,、,D,错误,.,选,A.,35/40,2.,如图,5,所表示，质量分别为,1 kg,、,3 kg,滑块,A,、,B,位于光滑水平面上，现使滑块,A,以,4 m/s,速度向右运动，与左侧连有轻弹簧滑块,B,发生碰撞，求二者在发生碰撞过程中：,(1),弹簧最大弹性势能；,答案,解析,答案,6 J,1,2,3,图,5,36/40,解析,当弹簧压缩最短时，弹簧弹性势能最大，此时滑块,A,、,B,共速幅度动量守恒定律得,m,A,v,0,(,m,A,m,B,),v,1,2,3,弹簧最大弹性势能即滑块,A,、,B,损失动能,37/40,(2),滑块,B,最大速度,.,答案,解析,答案,2 m/s,1,2,3,解析,当弹簧恢复原长时，滑块,B,取得最大速度，由动能守恒和能量守恒得,m,A,v,0,m,A,v,A,m,B,v,m,，,m,A,v,m,B,v,m,A,v,解得,v,m,2 m/s.,38/40,3.,在光滑水平面上，质量为,m,1,小球,A,以速率,v,0,向右运动,.,在小球前方,O,点处有一质量为,m,2,小球,B,处于静止状态，如图,6,所表示,.,小球,A,与小球,B,发生正碰后小球,A,、,B,均向右运动，小球,B,被在,Q,点处墙壁弹回后与小球,A,在,P,点相遇，,PQ,1.5,PO,.,假设小球间碰撞及小球与墙壁之间碰撞都是弹性碰撞，求两小球质量之比,.,答案,解析,1,2,3,图,6,答案,2,39/40,解析,从两小球碰撞后到它们再次相遇，小球,A,和,B,速度大小保持不变，依据它们经过旅程，可知小球,B,和小球,A,在碰撞后速度大小之比为,4,1,两球碰撞过程为弹性碰撞，有：,m,1,v,0,m,1,v,1,m,2,v,2,1,2,3,40/40,