碰撞及爆炸问题理解学案
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高中物理碰撞复习课教案
教学目标:
1. 复习和巩固学生对碰撞理论的基本概念;
2. 加深学生对碰撞定律和碰撞类型的理解;
3. 提升学生解题和应用碰撞理论的能力。
教学内容:
1. 碰撞的基本概念
2. 完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞
3. 碰撞的定律
4. 质点的碰撞问题
教学过程:
一、导入(5分钟)
教师通过引入碰撞的实际场景,引发学生对碰撞现象的兴趣,并带入今天的学习内容。
二、讲解(15分钟)
1. 讲解碰撞的基本概念
2. 分别介绍完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞的特点和应用
3. 探讨碰撞的定律及其物理意义
三、案例分析(20分钟)
教师通过几个碰撞问题案例,引导学生分析并解决问题,加深他们对碰撞理论的理解和应用能力。
四、练习(15分钟)
学生根据给出的碰撞问题,分组讨论并解答,教师辅导并纠正错误,加强学生对碰撞理论的掌握。
五、总结与反思(5分钟)
教师对本节课的重点内容进行总结,并鼓励学生反思学习过程中的收获和不足之处。
六、作业布置(5分钟)
布置相关的碰撞题目,要求学生认真完成,并在下节课上检查。
教学资源:
1. 碰撞理论教材资料
2. 碰撞问题案例
3. 解题方法和技巧的指导
教学评估:
1. 学生参与度和课堂表现
2. 学生课后作业完成情况
3. 学生对碰撞理论的理解程度和应用能力
教学反思:
通过不断调整教学方法和内容,提高学生的学习兴趣和学习效果,促进他们在物理学习中取得更好的成绩。
高中物理爆炸问题教案
1. 了解爆炸的定义和基本原理
2. 掌握爆炸所涉及的物理概念和公式
3. 能够计算爆炸的能量、速度等相关问题
教学重点:
1. 讲解爆炸的定义和基本原理
2. 教授爆炸所涉及的物理概念和公式
3. 指导学生做相关的计算练习
教学难点:
1. 理解爆炸的能量转化和释放过程
2. 运用物理概念和公式计算爆炸相关问题
教学过程:
一、引入
老师可以通过介绍一些著名的爆炸事件,如核爆炸、炸药爆炸等,引起学生的兴趣和好奇心,引入本节课的内容。
二、讲解基本概念
1. 爆炸的定义和基本原理:爆炸是指物体内蕴藏的大量能量在瞬间释放出来的过程,通常会伴随着巨大的能量释放和物质的迅速膨胀。
2. 爆炸所涉及的物理概念:包括能量、动能、动量、速度等。
3. 爆炸相关的公式:如能量守恒定律、动能公式、爆炸速度计算等。
三、案例分析
老师可以选择一些经典的爆炸案例进行分析和计算练习,引导学生理解爆炸的物理原理和进行相关计算。
四、练习与讨论
让学生进行相关的计算练习,加深对爆炸物理概念的理解,解答学生疑问,引导学生展开讨论和思考。
五、总结与拓展
总结本节课的主要内容,并提出相关拓展问题,激发学生的学习兴趣和探究欲望,拓展他们的物理知识。
六、作业布置
布置相关的练习题作业,以巩固学生对爆炸的物理概念和计算方法的理解,加深他们的学习效果。
教学反思:
通过本节课的教学,学生能够更深入地了解爆炸的定义和基本原理,掌握爆炸涉及的物理概念和公式,提升其物理水平和计算能力。
在教学过程中,要注重引导学生思考和讨论,激发其学习兴趣和积极性,从而提高教学效果。
波峰中学高一物理学案年级:高 一 学科:物 理 导学案 编号 3号 编写人: 审核人: 姓名: 。
好好学习,天天向上。
课题:碰撞(导学案)【学习目标】:1、研究弹性碰撞和非弹性碰撞的特点,知道什么是弹性碰撞和非弹性碰撞。
2、能用动量守恒定律和能量守恒处理弹性碰撞问题。
3、知道什么是对心碰撞和非对心碰撞,了解处理非对心碰撞问题的一般方法。
【学习重难点】:1、弹性正撞的特点和应用。
2、非对心碰撞及其处理方法。
【核心素养】:1、通过对碰撞问题的讨论及其在物理学上应用体会自然界的和谐统一。
2、通过对“科学足迹”的材料学习,体会在科学发现中信息交流和科学思想碰撞的重大意义。
一、课前预习单【自主学习】:一、弹性碰撞和非弹性碰撞 1.弹性碰撞和非弹性碰撞(1)弹性碰撞:碰撞过程中机械能_________的碰撞叫弹性碰撞. (2)非弹性碰撞:碰撞过程中机械能_________的碰撞叫非弹性碰撞. 2.一维弹性碰撞分析在光滑水平面上质量为m 1的小球以速度v 1与质量为m 2的静止小球发生弹性正碰.根据动量守恒和能量守恒:m 1v 1=________________;12m 1v 21=__________________碰后两个物体的速度分别为v ′1=m 1-m 2m 1+m 2v 1,v ′2=2m 1m 1+m 2v 1.(1)若m 1>m 2,v ′1和v ′2都是正值,表示v ′1和v ′2都与v 1方向同向.(若m 1≫m 2,v ′1=v 1, v ′2=2v 1,表示m 1的速度不变,m 2以2v 1的速度被撞出去)(2)若m1<m2,v′1为负值,表示v′1与v1方向_________,m1被弹回.(若m1≪m2,v′1=-v1,v′2=0,表示m1被反向以原速率弹回,而m2仍静止)(3)若m1=m2,则有v′1=0,v′2=v1,即碰撞后两球速度_________.二、对心碰撞和非对心碰撞及散射1.对心碰撞和非对心碰撞(1)对心碰撞(正碰):碰撞前后,物体的_________在一条直线上.(2)非对心碰撞(斜碰):碰撞前后,物体的________不在一条直线上.2.散射(1)定义:微观粒子碰撞时,微观粒子相互接近时并不发生直接_________而发生的碰撞.(2)散射方向:由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率_________,所以多数粒子碰撞后飞向_________.二、课中探究单思考如图所示,打台球时,质量相等的母球与目标球发生碰撞,两个球一定交换速度吗?碰撞一定是对心碰撞吗?碰撞过程的特点及分类1.碰撞的特点(1)时间特点:碰撞现象中,相互作用的时间极短,相对物体运动的全过程可忽略不计.(2)相互作用力特点:在碰撞过程中,系统的内力远大于外力,所以动量守恒.2.碰撞的分类(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,机械能减少,损失的机械能转化为内能.(3)完全非弹性碰撞:系统动量守恒,碰撞后合为一例1、(弹性碰撞)在光滑水平面上有三个完全相同的小球,它们排成一条直线,2、3小球静止并靠在一起,1球以速度v0射向它们,如图所示.设碰撞中不损失机械能,则碰后三个小球的速度可能是( )A、v1=v2=v3=13v0B、v1=0,v2=v3=12v0 C、v1=0,v2=v3=12v0 D、v1=v2=0,v3=v0例2、(完全非弹性碰撞)如图所示的三个小球的质量都为m,B、C两球用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上,A球以速度v0沿B、C两球球心的连线向B球运动,碰后A、B两球粘在一起.问:(1)A、B两球刚刚粘合在一起时的速度是多大?(2)弹簧压缩至最短时三个小球的速度是多大?三、达标检测单1、质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、向同一方向运动, A球的动量为7 kg·m/s, B球的动量为 5 kg·m/s, 当A球追上B球发生碰撞后, A、B两球的动量不可能为( )A. pA =6 kg·m/s pB=6 kg·m/s B. pA=3 kg·m/s pB=9 kg·m/sC. pA =-2 kg·m/s pB=14 kg·m/s D. pA=-4 kg·m/s pB=17 kg·m/s2.一质量为M的平板车以速度v在光滑水平面上滑行,质量为m的烂泥团从离车h 高处自由下落,恰好落到车面上,则小车的速度大小是( )A.仍是v B.大于v C.等于v D.无法判断3、如图所示,A、B两物体的质量比mA ∶mB=3∶2,它们原来静止在平板车C上,A、B间有一根被压缩了的弹簧,A、B与平板车上表面间动摩擦因数相同,地面光滑.当弹簧突然释放后,则有()A.A、B系统动量守恒B.A、B、C系统动量守恒C.小车向左运动D.小车向右运动4、如图,在光滑水平地面上有三个完全相同的小球排成一条直线。
碰撞基础知识 基本技能1.碰撞的特点(1)碰撞的概念碰撞是指相对运动的物体相遇时,在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程。
(2)碰撞过程中的特点。
①时间特点:在碰撞现象中,相互作用时间很短。
②相互作用力特点:在相互作用过程中,相互作用力先是急剧增大,然后再急剧减小,平均作用力很大。
③动量守恒条件特点:系统的内力远远大于外力,所以,系统即使所受外力之和不为零,外力也可以忽略,系统的总动量守恒。
④位移特点:碰撞过程是在一瞬间发生的,时间极短,所以,在物体发生碰撞的瞬间,可忽略物体的位移。
可以认为物体在碰撞前后仍在同一位置。
⑤能量特点:碰撞过程中,一般伴随着机械能的损失,碰撞后系统的总动能要小于或等于碰撞前系统的总动能,即E k1′+E k2′≤E k1+E k2。
⑥速度特点:一般情况下,碰撞的两物体彼此不穿透对方,碰撞结束时,速度大的物体在前,速度小的物体在后,或二者速度相同,再或者两物体速度方向相反。
不存在后面物体速度大于前面物体速度的情况,这样意味着碰撞还未结束,仍在相互作用的过程中。
【例1】 在光滑水平面上有三个完全相同的小球,它们成一条直线,2、3小球静止,并靠在一起,1球以速度v 0射向它们,如图所示。
设碰撞中不损失机械能,则碰后三个小球的速度可能是( )A .v 1=v 2=v 3=13v 0B .v 1=0,v 2=v 3=12v 0C .v 1=0,v 2=v 3=12v 0D .v 1=v 2=0,v 3=v 0解析:由题设条件,三个小球在碰撞过程中总动量和总动能守恒。
若各球质量均为m ,则碰撞前系统总动量为mv 0,总动能应为12mv 20。
假如选项A 正确,则碰后总动量为33mv 0,这显然违反了动量守恒定律,故不可能。
假如选项B 正确,则碰后总动量为22mv 0,这也违反了动量守恒定律,故也不可能。
假如选项C 正确,则碰后总动量为mv 0,但总动能为14mv 20,这显然违反了动能守恒,故也不可能。
教科版高中物理碰撞教案
教学内容:碰撞
教学目标:了解碰撞的基本概念,并能够应用相关知识解决问题。
教学重点:碰撞的类型和性质。
教学难点:碰撞中动量守恒和动能守恒的应用。
教学准备:教科书、教学PPT、实验器材。
教学过程:
一、导入(5分钟)
1.引入碰撞的概念,让学生回顾碰撞在生活中的应用和意义。
2.通过一些图片和视频展示碰撞现象,引起学生的兴趣。
二、理论学习(15分钟)
1.介绍碰撞的基本概念和分类。
2.讲解碰撞中的动量守恒和动能守恒原理。
3.示范一些碰撞实验,让学生理解碰撞现象的规律。
三、巩固练习(20分钟)
1.给学生布置一些碰撞相关的练习题,让他们运用所学知识解决问题。
2.引导学生分组进行碰撞实验,并观察记录实验结果。
四、拓展应用(10分钟)
1.让学生通过实际案例,了解碰撞在工程领域的应用。
2.鼓励学生提出自己的问题和想法,讨论碰撞的更深层次的意义。
五、总结反思(5分钟)
1.对碰撞的知识点进行总结回顾。
2.鼓励学生提出对本课程的反馈和建议。
六、作业布置(5分钟)
1.留作业:完成课堂练习题和实验报告。
2.布置下节课主题。
教学延伸:可以通过让学生设计和进行更复杂的碰撞实验,来进一步深化对碰撞原理的理解。
教学评价:观察学生的课堂表现和作业情况,检查学生对碰撞概念的掌握情况。
1.1碰撞学案(2020年教科版高中物理选修3-5)1碰撞碰撞学科素养与目标要求物理观念1.了解常见的碰撞现象,知道碰撞的特点.2.理解碰撞中动能的变化.3.掌握弹性碰撞和非弹性碰撞.科学探究通过实验探究碰撞前后物体动能的变化.一.碰撞现象1.碰撞做相对运动的两个或几个物体相遇而发生相互作用,在很短的时间内,它们的运动状态会发生显著变化,这一过程叫做碰撞.2.实例击球.子弹中靶.重物坠地等.二.探究碰撞前后物体动能的变化1.实验装置气垫导轨.数字计时器,附有滑块和光电门的导轨,装有挡光条和弹簧片的滑块,如图1所示.图12.探究过程1先用天平分别测出带弹簧片的滑块1.滑块2的质量m1.m2,然后用手推动滑块1使其获得初速度v1,与静止的滑块2相碰相碰时,两弹簧片要正对,测定碰撞前.后两滑块的速度大小,算出相关数据,填入表中.2再换用不带弹簧片的两滑块按照上面的步骤进行实验,并读取实验数据,填入表中.3将滑块上的弹簧片换成橡皮泥,用天平分别测出带橡皮泥的滑块1.滑块2的质量;使有橡皮泥的两端正对,让滑块1与滑块2相碰,测算出相关数据,并填入表中.碰撞前.后动能的计算次数滑块质量碰前碰后动能改变量速度动能动能之和速度动能动能之和m1m2v1v2Ek1Ek2EkEk1Ek2v1v2Ek1Ek2EkEk1Ek2EkEkEk123三.碰撞的分类1.弹性碰撞碰撞前后两物体的总动能不变的碰撞.2.非弹性碰撞碰撞后两物体的总动能减少的碰撞.3.完全非弹性碰撞两物体碰撞后粘在一起,以相同的速度运动的碰撞.判断下列说法的正误.1两物体碰撞,它们的速度将发生变化.2在做“探究碰撞前后物体动能的变化”的实验中,气垫导轨应水平放置.3任何碰撞的两物体,碰撞后总动能一定减少.4完全非弹性碰撞中动能的减少量最多.一.碰撞中的动能变化及碰撞分类某实验小组用课本中“探究碰撞前后物体动能的变化”的实验方案,探究碰撞前后物体动能的变化.探究中分别得到了两组数据,如下表所示m1与静止的m2碰撞,碰后分开表一mkgm2/kg碰撞前碰撞后m1的速度v1m/s动能Ek1Jm1的速度v1m/sm2的速度v2m/s总动能EkJ0.3200.2200.321____0.07330.360____m1与静止的m2碰撞,碰后粘在一起表二mkgm2/kg碰撞前碰撞后m1的速度v1m/s动能Ek1Jm1.m2共同的速度vm/s总动能EkJ0.2400.2200.271____0.140____计算这两个表格中滑块碰撞前后的总动能.通过比较,你有什么发现答案0.01650.01510.00880.0045从表一的数据可以看出在实验误差允许范围内,两滑块碰撞前后的总动能几乎相等.从表二的数据可以看出两滑块碰撞前后的总动能并不相等,碰撞后总动能减少了.1.碰撞的特点1时间特点碰撞现象中,相互作用的时间极短.2作用力特点两物体间的作用力非常大,内力远大于外力,因此外力可以忽略不计.3运动特点由于物体间的作用力非常大,各物体的运动发生显著变化.2.碰撞中能量的特点碰撞过程中,一般伴随机械能的损失,即Ek1Ek2Ek1Ek2.3.碰撞的类型及区分1弹性碰撞两个物体碰撞后形变能够完全恢复,碰撞后没有动能转化为其他形式的能,即碰撞前后两物体构成的系统的动能相等.2非弹性碰撞两个物体碰撞后形变不能完全恢复,该过程有一部分动能转化为其他形式的能,总动能减少.3完全非弹性碰撞非弹性碰撞的特例两物体碰撞后粘在一起以共同的速度运动,该碰撞过程动能损失最多.例1一个质量为2kg 的小球A以v03m/s的速度与一个静止的.质量为1kg的小球B正碰,试根据以下数据,分析碰撞性质1碰后小球A.B的速度均为2m/s;2碰后小球A的速度为1m/s,小球B 的速度为4m/s.答案1完全非弹性碰撞2弹性碰撞解析碰前系统的动能Ek012mAv029J.1碰后小球A.B速度均为2m/s,碰后系统的动能Ek12mAvA212mBvB21222212122J6JEk0,故该碰撞为完全非弹性碰撞.2当碰后vA1m/s,vB4m/s时,碰后系统的动能Ek12mAvA212mBvB21221212142J9JEk0,故该碰撞为弹性碰撞.针对训练如图2所示,有A.B两物体,m13m2,以相同的速率v相向运动,碰撞后A静止,B以2v的速率反弹,那么A.B的碰撞为图2A.弹性碰撞B.非弹性碰撞C.完全非弹性碰撞D.无法判断答案A解析设m13m,m2m碰撞前总动能Ek12m1v1212m2v222mv2碰撞后总动能Ek12m1v1212m2v22012m2v22mv2因为碰撞前后总动能不变,故为弹性碰撞,A项正确.二.碰撞模型的拓展例2如图3所示,物体A静止在光滑的水平面上,A的左边固定有轻质弹簧,与A质量相等的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞.A.B始终沿同一直线运动,则A.B组成的系统动能损失最多的时刻是图3A.A开始运动时B.A的速度等于v时C.B的速度等于零时D.A和B的速度相等时答案D解析方法一B和A包括弹簧的作用,可以看成广义上的碰撞,两物体包括弹簧碰后粘在一起或碰后具有共同速度时,其动能损失最多,故选D.方法二B与弹簧作用后,A加速,B减速,当A.B速度相等时,弹簧最短.弹性势能最大,系统动能损失最多,故D正确.两物体通过弹簧的相互作用可以看成广义上的碰撞,当弹簧最短两物体速度相等时相当于完全非弹性碰撞;当弹簧完全恢复原状两物体分离时相当于弹性碰撞.1.碰撞的特点多选关于碰撞的特点,下列说法正确的是A.碰撞过程的时间极短B.碰撞时,质量大的物体对质量小的物体作用力大C.碰撞时,质量大的物体对质量小的物体的作用力和质量小的物体对质量大的物体的作用力大小相等D.碰撞时,质量小的物体对质量大的物体作用力大答案AC2.碰撞的特点多选两个物体发生碰撞A.碰撞中一定产生了内能B.碰撞过程中,系统的总动能可能不变C.碰撞过程中,系统的总动能可能增大D.碰撞过程中,系统的总动能可能减小答案BD解析若两物体发生弹性碰撞,系统的总动能不变;若两物体发生的是非弹性碰撞,系统的总动能会减小,但无论如何,总动能不会增加,所以B.D正确.3.碰撞中的能量变化在光滑的水平面上,动能为E0的钢球1与静止的钢球2发生碰撞,碰后球1反向运动,其动能大小记为E1,球2的动能大小记为E2,则必有A.E1E0D.E2E0答案A解析根据碰撞前后的动能关系得E1E2E0,必有E1E0,E2E0.故只有选项A正确.4.碰撞的分类质量分别为ma1kg.mb2kg的小球在光滑的水平面上发生碰撞,碰撞前后两球的位移时间图像如图4所示,则可知碰撞属于图4A.弹性碰撞B.非弹性碰撞C.完全非弹性碰撞D.条件不足,不能确定答案A解析由xt图像知,碰撞前va3m/s,vb0,碰撞后va1m/s,vb2m/s,碰撞前动能为12mava212mbvb292J,碰撞后动能为12mava212mbvb292J,故机械能守恒;碰撞前动量为mavambvb3kgm/s,碰撞后动量为mavambvb3kgm/s,故动量守恒,所以碰撞属于弹性碰撞.5.对弹性碰撞和非弹性碰撞的理解如图5所示,一个质量为m 的物块A与另一个质量为2m的静止物块B发生正碰,碰后物块A 以0.5m/s的速率反向运动,物块B刚好能落入正前方的沙坑中.假如碰撞过程中无机械能损失,已知物块B与地面间的动摩擦因数为0.1,与沙坑的距离为0.5m,g取10m/s2.物块可视为质点.则A碰撞前瞬间的速度大小为图5A.0.5m/sB.1.0m/sC.1.5m/sD.2.0m/s答案C解析碰撞后B做匀减速运动,由动能定理得2mgx0122mv2.代入数据得v1m/s,由于A与B碰撞的过程中A与B组成的系统没有机械能损失,则12mv0212mv12122mv2,联立可得,v01.5m/s,故选项A.B.D错误,C正确.。
专题3 碰撞、爆炸和反冲一、碰撞现象的特点和规律1.碰撞的种类及特点2两球发生弹性碰撞时满足动量守恒定律和机械能守恒定律.以质量为m1、速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生对心弹性碰撞为例,则有m1v1=m1v1′+m2v2′,12m1v21=12m1v1′2+12m2v2′2解得v1′=m1-m2v1m1+m2,v2′=2m1v1m1+m2结论:(1)当两球质量相等时,v1′=0,v2′=v1,两球碰撞后交换速度.(2)当质量大的球碰质量小的球时,v1′>0,v2′>0,碰撞后两球都向前运动.(3)当质量小的球碰质量大的球时,v1′<0,v2′>0,碰撞后质量小的球被反弹回来.3.碰撞发生的三个条件(1)动量守恒:p1+p2=p1′+p2′(2)动能不增加:E k1+E k2≥E k1′+E k2′或p212m1+p222m2≥p1′22m1+p2′22m2.[复习过关]1.(多选)半径相等的小球甲和乙,在光滑水平面上沿同一直线相向运动,若甲球的质量大于乙球的质量,碰撞前两球的动能相等,则碰撞后两球的运动状态可能是( )A.甲球的速度为零而乙球的速度不为零B.乙球的速度为零而甲球的速度不为零C.两球的速度均不为零D.两球的速度方向均与原方向相反,两球的动能仍相等答案AC解析甲、乙两球在光滑水平面上发生对心碰撞,满足动量守恒的条件,因此,碰撞前后甲、乙两球组成的系统总动量守恒.碰撞前,由于E k 甲=E k 乙,而E k =p 22m,由题设条件m 甲>m 乙可知p 甲>p 乙,即碰撞前系统的总动量方向应与甲的动量方向相同.碰撞后,如果甲球速度为零,则乙球必反弹,系统的总动量方向与碰撞前相同,根据动量守恒定律,这是可能的,A 选项正确;如果乙球速度为零,则甲球反弹,系统的总动量方向与碰撞前相反,违反了动量守恒定律,B 选项错误;如果碰撞后甲、乙两球速度均不为零,可以满足动量守恒定律的要求,C 选项正确;如果碰撞后两球的速度都反向,且动能仍相等,则总动量方向与碰撞前相反,不符合动量守恒定律,D 选项错误.2.(多选)如图1所示,半径和动能都相等的两个小球相向而行.甲球质量m 甲大于乙球质量m 乙,水平面是光滑的,两球做对心碰撞以后的运动情况可能是下列哪些情况( )图1A .甲球速度为零,乙球速度不为零B .两球速度都不为零C .乙球速度为零,甲球速度不为零D .两球都以各自原来的速率反向运动 答案 AB解析 首先根据两球动能相等:12m 甲v 2甲=12m 乙v 2乙,由E k =p 22m得出两球碰前动量大小之比为:p 甲p 乙=m 甲m 乙,因为m 甲>m 乙,则p 甲>p 乙,即系统的总动量方向向右.根据动量守恒定律可以判断,碰后两球运动情况可能是A 、B 所述情况,而C 、D 情况是违背动量守恒的,故C 、D 情况是不可能的.3.质量为M 的物块以速度v 运动,与质量为m 的静止物块发生正碰,碰撞后二者的动量正好相等.二者质量之比M m可能为( ) A .6 B .3 C .4 D .5 答案 B解析 设碰撞后两物块的动量都为p ,根据动量守恒定律可得总动量为2p ,根据p 2=2mE k 可得碰撞前的总动能E k1=p 22M,碰撞后的总动能E k2=p 22m +p 22M根据碰撞前后的动能关系可得p 22M ≥p 22m +p 22M所以M m≤3,故选项B 正确.4.如图2所示,质量为m 的子弹以初速度v 0射向静止在光滑水平面上的质量为M 的木块,设木块对子弹的阻力大小恒为F ,求:图2(1)木块至少多长子弹才不会穿出; (2)子弹在木块中运动了多长时间.解析 从动量的角度看,以子弹和木块组成的系统为研究对象,根据动量守恒mv 0=(M +m )v从能量的角度看,该过程系统损失的动能全部转化为系统的内能.阻力大小为F ,设子弹、木块的位移大小分别为x 1,x 2,如题图所示,显然有x 1-x 2=L , 对子弹用动能定理F ·x 1=12mv 20-12mv 2①对木块用动能定理F ·x 2=12Mv 2②①②相减得F ·L =12mv 20-12(M +m )v 2=MmM +mv 20 由上式可得L =Mm2F M +mv 20(2)以子弹为研究对象,由牛顿运动定律和运动学公式可得t =v -v 0-a =Mmv 0F M +m. 答案 见解析5.质量分别为300 g 和200 g 的两个物体在无摩擦的水平面上相向运动,速度分别为50 cm/s 和100 cm/s.(1)如果两物体碰撞并粘合在一起,求它们共同的速度大小; (2)求碰撞后损失的动能;(3)如果碰撞是弹性碰撞,求两物体碰撞后的速度大小. 答案 (1)0.1 m/s (2)0.135 J (3)0.7 m/s 0.8 m/s解析 (1)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的共同速度为v , 由动量守恒定律得m 1v 1+m 2v 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的方向相反. (2)碰撞后两物体损失的动能为 ΔE k =12m 1v 21+12m 2v 22-12(m 1+m 2)v 2=12×0.3×0.52 J +12×0.2×(-1)2 J -12×(0.3+0.2)×(-0.1)2J =0.135 J. (3)如果碰撞是弹性碰撞,设碰后两物体的速度分别为v 1′、v 2′,由动量守恒定律得m 1v 1+m 2v 2=m 1v 1′+m 2v 2′, 由机械能守恒定律得12m 1v 21+12m 2v 22=12m 1v 1′2+12m 2v 2′2, 代入数据得v 1′=-0.7 m/s ,v 2′=0.8 m/s. 二、爆炸和反冲1.爆炸和反冲与碰撞模型都是系统内物体相互作用,内力很大,过程持续时间极短,可认为系统的动量守恒.2.从能量角度看爆炸时有其他形式的能量转化为动能,所以动能增加;弹性碰撞时碰撞的动能不变,而非弹性碰撞时通常要损失动能,损失的动能转化为内能. [复习过关]6.小车上装有一桶水,静止在光滑水平地面上,如图3所示,桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门,分别为S 1、S 2、S 3、S 4(图中未画出),要使小车向前运动,可采用的方法是( )图3A .打开阀门S 1B .打开阀门S 2C .打开阀门S 3D .打开阀门S 4答案 B解析 据水和车组成的系统动量守恒,原来系统动量为0,由0=m 水v 水+m 车v 车知,车的运动方向与水的运动方向相反,故水应向后喷出.7.如图4所示,一枚火箭搭载着卫星以速率v 0进入太空预定位置,由控制系统使箭体与卫星分离.已知前部分的卫星质量为m 1,后部分的箭体质量为m 2,分离后箭体以速率v 2沿火箭原方向飞行,若忽略空气阻力及分离前、后系统质量的变化,则分离后卫星的速率v 1为( )图4A .v 0-v 2B .v 0+v 2C .v 0m 2m 1-v 2D .v 0+m 2m 1(v 0-v 2)答案 D解析 忽略空气阻力和分离前、后系统质量的变化,卫星和箭体整体分离前后动量守恒,则有(m 1+m 2)v 0=m 1v 1+m 2v 2,整理可得v 1=v 0+m 2m 1(v 0-v 2),故D 项正确.8.如图5,两物块A 、B 紧贴在一起,中间夹有火药,A 、B 的总质量为2m ,它们沿光滑水平面以速度v 0向右运动,与前方质量为2m 的物体C 发生弹性碰撞,之后某时刻火药爆炸,爆炸完成后,A 、B 、C 三物块速度大小相等,不计火药质量和爆炸产生气体质量以及两物块A 、B 因爆炸损失的质量,求爆炸使系统增加的机械能.图5答案 mv 2解析 因为A 、B 质量与C 质量相同,且发生弹性碰撞,所以速度交换,即v AB =0,v C =v 0. 火药爆炸前A 、B 速度为0,爆炸后A 、B 速度大小相等、方向相反,由反冲现象知识可知A 、B 质量相等,即m A =m B =m所以系统因爆炸增加的机械能为:ΔE =2×12mv 20=mv 20.。
碰撞高中物理教案
教学目标:
1. 理解碰撞的概念和分类
2. 掌握碰撞的动量守恒定律和动能守恒定律
3. 能够运用所学知识解决碰撞问题
4. 培养学生的观察和分析能力
教学内容:
1. 碰撞的定义和分类
2. 碰撞中的动量守恒定律
3. 碰撞中的动量守恒定律
4. 碰撞中的实验探究
教学过程:
一、导入(5分钟)
教师通过引导学生回顾上节课所学内容,激发学生对碰撞的兴趣。
二、讲解(15分钟)
1. 讲解碰撞的定义和分类
2. 解释碰撞中的动量守恒定律和动能守恒定律
3. 展示实验案例,帮助学生理解碰撞定律的应用
三、实验操作(25分钟)
教师组织学生进行碰撞实验,让学生亲身感受碰撞过程中的现象和规律。
四、讨论与总结(10分钟)
学生讨论实验结果,总结碰撞定律的应用和重要性。
五、作业布置(5分钟)
布置作业,要求学生复习碰撞的内容,并解决相关问题。
教学反思:
通过本节课的教学,学生对碰撞的概念和定律有了更深入的了解,实验操作也增强了他们的实践能力。
希望学生能够在课后继续复习巩固所学知识,进一步提高自己的物理学习能力。
初中爆炸教案教学目标:1. 了解爆炸的原理和条件,认识爆炸的危害性。
2. 掌握实验室中预防爆炸的措施,提高实验操作的安全意识。
3. 学会在实验过程中遇到爆炸事故时的应对方法。
教学重点:1. 爆炸的原理和条件。
2. 实验室中预防爆炸的措施。
3. 爆炸事故的应对方法。
教学难点:1. 爆炸条件的理解。
2. 实验操作中预防爆炸的实践应用。
教学准备:1. 课件:爆炸原理、爆炸条件、预防爆炸措施、爆炸事故处理。
2. 实验器材:气球、火柴、硫酸、碳酸钠等。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 通过展示化学实验中发生的爆炸事故视频,引起学生对爆炸问题的关注。
2. 引导学生思考:为什么会发生爆炸?如何预防爆炸事故?二、探究爆炸原理和条件(15分钟)1. 讲解爆炸的定义:在有限的空间内,可燃物与氧气迅速反应,产生大量气体和高温,导致压力急剧增大,从而发生爆炸。
2. 分析爆炸的条件:有可燃物、有氧气、有足够的能量。
3. 举例说明不同类型的爆炸,如气体爆炸、粉尘爆炸、炸药爆炸等。
三、实验室中预防爆炸的措施(15分钟)1. 讲解实验室安全规定,强调实验操作中的注意事项。
2. 演示实验:用气球和火柴展示气体爆炸的原理。
3. 引导学生分析实验中可能引发爆炸的因素,如火源、气体浓度、温度等。
4. 总结预防爆炸的措施:控制火源、避免接触氧气、控制反应速率等。
四、爆炸事故的应对方法(10分钟)1. 讲解爆炸事故的处理步骤:切断电源、停止加热、疏散人员、报警等。
2. 演示实验:用硫酸和碳酸钠展示化学反应引发的爆炸。
3. 引导学生学会使用灭火器材,如灭火器、灭火毯等。
五、课堂小结(5分钟)1. 回顾本节课所学内容,让学生复述爆炸的原理、条件和预防措施。
2. 强调实验室安全的重要性,提醒学生在实验操作中要严格遵守规定。
教学反思:本节课通过讲解、演示和实验,使学生了解了爆炸的原理、条件和预防措施,掌握了爆炸事故的应对方法。
在教学过程中,要注意引导学生积极参与,提高实验操作的安全意识。
初中数学爆炸问题教案一、教学背景分析爆炸问题(Explosive Problem)是指在一定条件下,某个数学量或几何图形迅速增大或变化的问题。
这类问题通常具有直观、生动、有趣的特点,能够激发学生的学习兴趣和探究欲望。
在初中数学教学中,爆炸问题的引入不仅能提高学生的数学思维能力,还能培养他们的创新意识和解决问题的能力。
本节课的教学内容为某初中数学教材中的一道爆炸问题,要求学生掌握爆炸问题的基本概念、解题方法和应用。
针对该内容,我设计了以下教学目标、教学过程和教学评价。
二、教学目标1. 知识与技能:使学生了解爆炸问题的基本概念,学会解决爆炸问题的方法,提高学生的数学思维能力。
2. 过程与方法:通过自主学习、合作交流、探究发现等环节,培养学生解决问题的能力和团队协作精神。
3. 情感态度与价值观:激发学生对数学的兴趣,培养他们勇于挑战、积极进取的精神。
三、教学过程1. 导入新课通过展示一个实际生活中的爆炸现象,如烟花爆炸,引出爆炸问题的概念。
让学生初步了解爆炸问题,并激发他们的学习兴趣。
2. 自主学习给学生发放自主学习任务单,要求学生阅读教材中关于爆炸问题的相关内容,了解爆炸问题的基本概念和解题方法。
3. 合作交流将学生分成若干小组,每组选择一道教材中的爆炸问题进行探究。
学生在小组内讨论、交流,共同解决问题。
教师巡回指导,为学生提供帮助和支持。
4. 探究发现各小组汇报解题过程和结果,教师点评并总结解题方法。
引导学生发现爆炸问题中的规律,培养学生观察、分析和归纳的能力。
5. 巩固练习给学生发放练习题,要求学生在规定时间内完成。
通过练习,巩固所学知识,提高学生的解题能力。
6. 课堂小结对本节课的内容进行总结,强调爆炸问题的解题方法和注意事项。
鼓励学生在日常生活中发现和解决类似问题。
四、教学评价1. 过程性评价:关注学生在自主学习、合作交流、探究发现等环节的表现,评价学生的学习态度、合作意识和解决问题的能力。
高中物理碰撞学案新人教版选修1、认识弹性碰撞与非弹性碰撞,认识对心碰撞与非对心碰撞2、了解微粒的散射教学重点、难点用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题对各种碰撞问题的理解、学习过程(一)引入新课碰撞过程是物体之间相互作用时间非常短暂的一种特殊过程,因而碰撞具有如下特点:1、碰撞过程中动量守恒守恒的原因是什么?2、碰撞过程中,物体没有宏观的位移,但每个物体的速度可在短暂的时间内发生改变、3、碰撞过程中,系统的总动能只能不变或减少,不可能增加、碰撞中,总动能减少最多的情况是什么?(二)进行新课一、弹性碰撞和非弹性碰撞1、弹性碰撞:在弹性力作用下,碰撞过程只产生的转移,系统内无的碰撞,称为弹性碰撞。
举例:通常情况下的钢球等坚硬物体之间的碰撞及分子、原子等之间的碰撞皆可视为弹性碰撞。
物体m1以速度v1与原来静止的物体m2碰撞,若碰撞后他们的速度分别为v1/ 、 v2/根据动量守恒和机械能守恒,有:解得:注意:弹性碰撞后的物体不发生永久性的形变,不裂成碎片,不粘在一起,不发生热传递及其他变化。
以下是对上述结果的讨论(1)若,则,即质量相等的两物体弹性碰撞后, “交换速度”图3-4-1例题1、如图3-4-1所示,在水平面上有一辆长为的小车,与地面之间的动摩擦因数为,在上有一木块(大小不计),与的质量相等,与之间光滑、开始时是静止的,位于的正中以初速度向右运动,假设与的前后两壁碰撞是完全弹性的,求与的前后两个墙壁最多能相碰多少次?3次(2)若,且、则、例题2、如图所示,光滑水平面上A、B两小球沿同一方向运动,A球的动量为8kgm/s,B球的质量为2kg,速度为6m/s,已知两球相碰后,A球的动量减为原来的一半,方向与原方向一致。
求:(1)碰撞后B球的速度变为多大?(2)碰撞前A球速度的可能范围。
(结果保留两位有效数字)(1)8m/s(2)28/3<va<16m/s(3)若>>,且、则、(4)若,且、则、例题3、有光滑圆弧轨道的小车质量为,静止在光滑水平地面上,圆弧下端水平,有一质量为的小球以水平初速度滚上小车,如图所示、求小球又滚下小车分离时二者的速度?Vm’=-2m/svM’=2m/s(5)、结论:若<<,且,则2、非弹性碰撞 (1)非弹性碰撞:受非弹性力作用,使部分机械能转化为内能的碰撞称为非弹性碰撞。
【高考复习】碰撞、爆炸与反冲一、要点【要点一碰撞】即学即用1.如图所示,在光滑水平面上有直径相同的a、b两球,在同一直线上运动.选定向右为正方向,两球的动量分别为pa=6 kg•m/s、pb=-4 kg•m/s.当两球相碰之后,两球的动量可能是( )A.pa=-6 kg•m/s、pb=4 kg•m/sB.pa=-6 kg•m/s、pb=8 kg•m/sC.pa=-4 kg•m/s、pb=6 kg•m/sD.pa=2 kg•m/s、pb=0答案 C【要点二爆炸与反冲】即学即用2.抛出的手雷在最高点时的水平速度为10 m/s,这时突然炸成两块,其中大块质量300 g仍按原方向飞行,其速度测得为50 m/s,另一小块质量为200 g,求它的速度的大小和方向.答案50 m/s 与原飞行方向相反二、题型【题型1 反冲问题】例1、如图所示(俯视图),一玩具车携带若干质量为m1的弹丸,车和弹丸的总质量为m2,在半径为R的水平光滑固定轨道上以速率v0做匀速圆周运动.若小车每运动一周便沿运动方向相对地面以恒定速度u发射一枚弹丸.求:(1)至少发射多少颗弹丸后小车开始反向运动?(2)小车反向运动前发射相邻两枚弹丸的时间间隔的表达式.答案(1) (2)【题型2 碰撞问题】例2、某兴趣小组设计了一种实验装置,用来研究碰撞问题,其模型如图所示.用完全相同的轻绳将N个大小相同、质量不等的小球并列悬挂于一水平面,球间有微小间隔,从左到右,球的编号依次为1、2、3……N,球的质量依次递减,每球质量与其相邻左球质量之比为k(k<1).将1号球向左拉起,然后由静止释放,使其与2号球碰撞,2号球再与3号球碰撞……所有碰撞皆为无机械能损失的正碰.(不计空气阻力,忽略绳的伸长,g取10 m/s2)(1)设与n+1号球碰撞前,n号球的速度为vn,求n+1号球碰撞后的速度.(2)若N=5,在1号球向左拉高h的情况下,要使5号球碰撞后升高16h(16h 小于绳长),问k值为多少?答案(1) (2) -1【题型3 碰撞模型】例3、如图甲所示,A球和木块B用细线相连,A球置于平台上的P点,木块B 置于斜面底端的Q点上,均处于静止,细线呈松驰状态.一颗水平射来的子弹击入A球中没有穿出,在极短时间内细线被绷紧,A球继续向右紧贴平台运动,然后滑入半径R的半圆形槽中,当A球沿槽壁滑至槽的最低点C时,木块B沿斜面向上的位移大小为L,如图乙;设所有接触面均光滑且空气阻力可忽略,平台表面与槽底C 的高度差为H,子弹质量为m,射入A球前速度为0,木块B的质量为2m,A球的质量为3m,A、B均可视为质点,求:(1)子弹击入A球过程,子弹的动能损失了多少?(2)细线绷紧时,木块具有多少动能?(3)A球滑至最低点C时,木块具有多少动能?答案(1) (2) (3)三、练习1.如图所示,木块A静止于光滑的水平面上,其曲面部分MN光滑,水平部分NP 是粗糙的,现有一物体B自M点由静止下滑,设NP足够长,则以下叙述正确的是( )A.A、B物体最终以不为零的速度共同运动B.A物体先做加速运动,后做减速运动,最终做匀速运动C.物体A、B构成的系统减少的机械能转化为内能D.B物体减少的机械能等于A物体增加的动能答案 C2. (2009•岳阳模拟)如图甲所示,在光滑水平面上的两个小球发生正碰.小球的质量分别为m1和m2.图6-6-6乙为它们碰撞前后的s-t图象.已知m1=0.1 kg.由此可以确定下列正确的是( )A.碰前m2静止,m1向右运动B.碰后m2和m1都向右运动C.由动量守恒可以算出m2=0.3 kgD.碰撞过程中系统损失了0.4 J的机械能答案AC3.如图所示,在光滑的水平面上,有两块质量均为200 g的木块A、B靠在一起,现有质量为20 g的子弹以700 m/s的速度水平射入木块A,在穿透木块A 的过程中,木块A与B是紧靠着的.已知子弹穿出B后的速度为100 m/s,假定子弹分别穿透A和B时克服阻力做功完全相等.求:(1)子弹穿透A时的速度多大?(2)最终A、B的速度各多大?答案(1)500 m/s (2)10 m/s 50 m/s4.在光滑水平面上有一质量m1=20 kg的小车,通过一根不可伸长的轻绳与另一质量为m2=25 kg的拖车相连接,拖车的平板上放一质量为m3=15 kg 的物体,物体与平板间的动摩擦因数为=0.2.开始时拖车静止,绳没拉紧,如图所示.当小车以0=3 m/s的速度前进后,带动拖车运动,且物体不会滑下拖车.求:(1)m1、m2、m3最终的运动速度.(2)物体在拖车平板上滑动的距离.答案(1)1 m/s (2) m五、习题1.如图所示,弹簧的一端固定在竖直墙上,质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上,底部与水平面平滑连接,一个质量也为m的小球从槽高h处开始自由下滑( )A.在以后的运动过程中,小球和槽的动量始终守恒B.在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力始终不做功C.被弹簧反弹后,小球和槽都做速率不变的直线运动D.被弹簧反弹后,小球和槽的机械能守恒,小球能回到槽高h处答案 C2.如图所示,一根足够长的水平滑杆SS′上套有一质量为m的光滑金属圆环,在滑杆的正下方与其平行放置一足够长的光滑水平的绝缘轨道PP′,PP′穿过金属环的圆心.现使质量为M的条形磁铁以水平速度0沿绝缘轨道向右运动,则( )A.磁铁穿过金属环后,两者将先、后停下来B.磁铁将不会穿越滑环运动C.磁铁与圆环的最终速度D.整个过程最多能产生热量答案CD3.一个质量为M的物体从半径为R的光滑半圆形槽的边缘A点由静止开始下滑,如图所示.下列说法正确的是( )A.半圆槽固定不动时,物体M可滑到半圆槽左边缘B点B.半圆槽在水平地面上无摩擦滑动时,物体M可滑到半圆槽左边缘B点C.半圆槽固定不动时,物体M在滑动过程中机械能守恒D.半圆槽与水平地面无摩擦时,物体M在滑动过程中机械能守恒答案ABC4.矩形滑块由不同材料的上下两层粘结在一起组成,将其放在光滑的水平面上,如图所示,质量为m的子弹以速度水平射入滑块,若射击上层,则子弹刚好不穿出;若射击下层,整个子弹刚好嵌入,则上述两种情况相比较( )A.两次子弹对滑块做的功一样多B.两次滑块受的冲量一样大C.子弹嵌入下层过程中克服阻力做功较少D.子弹射入上层过程中系统产生的热量较多答案AB5.(2009•常德模拟)如图所示,物体A静止在光滑的水平面上,A的左边固定有轻质弹簧,与A质量相等的物体B以速度向A运动并与弹簧发生碰撞.A、B始终沿同一直线运动,则A、B组成的系统动能损失最大的时刻是( )A.A开始运动时B.A的速度等于时C.B的速度等于零时D.A和B的速度相等时答案 D6.一小型爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆炸,所有碎片均沿钢板上方的倒圆锥面(圆锥的顶点在爆炸装置处)飞开.在爆炸过程中,下列关于爆炸装置的说法中正确的是( )A.总动量守恒B.机械能守恒C.水平方向动量守恒D.竖直方向动量守恒答案 C7.在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球A、B,质量都为m,现B球静止,A球向B球运动,发生正碰.已知碰撞过程中总机械能守恒,两球压缩最紧时的弹性势能为Ep,则碰前A球的速度等于( )A. B. C. D.答案 C8.如图所示,小车AB放在光滑水平面上,A端固定一个轻弹簧,B端粘有油泥,AB总质量为M,质量为m的木块C放在小车上,用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩,开始时AB和C都静止,当突然烧断细绳,C被释放,使C离开弹簧向B端冲去,并跟B端油泥粘在一起,忽略一切摩擦,以下说法正确的是( )A.弹簧伸长过程中C向右运动,同时AB也向右运动B.C与B碰前,C与AB的速率之比为m∶MC.C与油泥粘在一起后,AB立即停止运动D.C与油泥粘在一起后,AB继续向右运动答案 C9.如图所示,重球A放在光滑的斜面体B上,A、B质量相等.在F的作用下,B 在光滑水平面上向左缓慢移动了一段距离,A球相对于C点升高h,若突然撤去F,则( )A.A以后能上升的最大高度为B.B获得的最大速度为C.在B离开A之前,A、B动量守恒D.A、B相互作用的冲量大小相等答案ABD10.如图所示,质量为0.5 kg的小球在距离车底面高20 m处以一定的初速度向左平抛,落在以7.5 m/s速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞篷小车中,车底涂有一层油泥,车与油泥的总质量为 4 kg,设小球在落到车底前瞬时速度是25 m/s,取g=10 m/s2,则当小球与小车相对静止时,小车的速度是( )A.5 m/sB.4 m/sC.8.5 m/sD.9.5 m/s答案 A11.如图所示,一对杂技演员(都视为质点)乘秋千(秋千绳处于水平位置)从A点由静止出发绕O点下摆,当摆到最低点B时,女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出,然后自己刚好能回到高处A.求男演员落地点C与O点的水平距离s,已知男演员质量m1和女演员质量m2之比,秋千的质量不计,秋千的摆长为R,C点比O点低5R.答案8R12.(2009•兰州一中月考)如图所示,有一个竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一轻弹簧,其下端固定,上端连接一质量为m的薄滑块,当滑块运动时,圆筒内壁对滑块有阻力的作用,阻力的大小恒为f= mg(g为重力加速度).在初始位置滑块静止,圆筒内壁对滑块的阻力为零,弹簧的长度为l.现有一质量也为m 的物体从距地面2l处自由落下,与滑块发生碰撞,碰撞时间极短.碰撞后物体与滑块粘在一起向下运动,运动到最低点后又被弹回向上运动,滑动到初始位置时速度恰好为零,不计空气阻力.求:(1)物体与滑块碰撞后共同运动初速度的大小.(2)碰撞后,在滑块向下运动到最低点的过程中弹簧弹性势能的变化量.答案(2) mgl13.如图所示,一根粗细均匀的足够长直杆竖直固定放置,其上套有A、B两个圆环,质量分别为mA、mB,mA∶mB=4∶1.杆上P点上方是光滑的且长度为L;P点下方是粗糙的,杆对两环的滑动摩擦力大小均等于环各自的重力.现将环A静止在P处,再将环B从杆的顶端由静止释放,B下落与A发生碰撞,碰撞时间极短,碰后B的速度方向向上,速度大小为碰前的 .求:(1)B与A发生第二次碰撞时的位置到P点的距离.(2)B与A第一次碰撞后到第二次碰撞前,B与A间的最大距离.答案(1) (2)L。
第一章 动量守恒定律 导学案第三课时(碰撞、爆炸、反冲)一.碰撞的定义(课本P3面) _____________________________________________ 碰撞的特点: (1)相互作用时间 .(2)作用力变化 和作用力 大.碰撞的分类:按碰撞前后是速度方向的关系分为_______和_______,高中只研究正碰按作用前后是否有动能损失分为_____________________和_____________________二.碰撞过程动量守恒:由于F 内 ___________F 外,外力就可以忽略,由此可以认为碰撞过程动量守恒【例题1】某机车以0.8m/s 的速度驶向停在铁轨上的15节车厢,与它们对接。
机车与第一节车厢相碰后,它们连在一起具有一个共同的速度,紧接着由于第二节车厢相碰,就这样直到碰到最后一节车厢。
设机车和车厢的质量都相等,求:与最后一节车厢碰撞后车厢的速度。
铁轨的摩擦忽略不计。
三.分析碰撞三原则:(1)动量守恒原则 (2)运动情景不冲突(分追碰和对碰说明不能穿越) (3)能量守恒原则【例题2】.质量相同的两个小球在光滑水平面上沿连心线同向运动,球1的动量为7 kg ·m/s,球2的动量为5 kg ·m/s,当球1追上球2时发生碰撞,则碰撞后两球动量变化的可能值是A.Δp 1=-1 kg ·m/s,Δp 2=1 kg ·m/sB.Δp 1=-1 kg ·m/s,Δp 2=4 kg ·m/sC.Δp 1=-9 kg ·m/s,Δp 2=9 kg ·m/sD.Δp 1=-12 kg ·m/s,Δp 2=10 kg ·m/s【例题3】.A 、B 两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,A 球的动量是5kgm/s ,B 球的动量是7kgm/s ,当A 追上B 球时发生碰撞,则碰撞后A 、B 两球的动量的可能值是A .-4 kg ·m/s 、14 kg ·m/sB .3kg ·m/s 、9 kg ·m/sC .-5 kg ·m/s 、17kg ·m/D .6 kg ·m/s 、6 kg ·m/s【练习1】如图所示,A 、B 两小球在光滑水平面上分别以动量p 1=4 kg ·m/s 和p 2=6 kg ·m/s (向右为参考正方向)做匀速直线运动,则在A 球追上B 球并与之碰撞的过程中,两小球的动量变化量Δp1和Δp 2A.-2 kg ·m/s,3 kg ·m/sB.-8 kg ·m/s,8 kg ·m/sC.1 kg ·m/s,-1 kg ·m/sD.-2 kg ·m/s,2 kg ·m/s四.爆炸过程:也是由于内力___________外力,系统动量也守恒【例题4】一枚在空中飞行的火箭,质量为m ,在某点的速度为v ,方向水平,燃料即将燃尽。
学案61 碰撞爆炸反冲一、概念规律题组1.下面关于碰撞的理解正确的是( )A.碰撞是指相对运动的物体相遇时,在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程B.在碰撞现象中,一般内力都远远大于外力,所以可以认为碰撞时系统的总动量守恒C.如果碰撞过程中机械能也守恒,这样的碰撞叫做非弹性碰撞D.微观粒子的碰撞由于不发生直接接触,所以不满足动量守恒的条件,不能应用动量守恒定律求解2.一小型爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆炸,所有碎片均沿钢板上方的倒圆锥面(圆锥的顶点在爆炸装置处)飞开.在爆炸过程中,下列关于爆炸装置的说法中正确的是( )A.总动量守恒B.机械能守恒C.水平方向动量守恒D.竖直方向动量守恒图13.质量为M和m0的滑块用轻弹簧连接,以恒定的速度v沿光滑水平面运动,与位于正对面的质量为m的静止滑块发生碰撞,如图1所示,碰撞时间极短,在此过程中,下列哪个或哪些说法是可能发生的?( )A.M、m0、m速度均发生变化,分别为v1、v2、v3,而且满足(M+m0)v=Mv1+m0v2+mv3 B.m0的速度不变,M和m的速度变为v1和v2,而且满足Mv=Mv1+mv2C.m0的速度不变,M、m的速度都变为v′,且满足Mv=(M+m)v′D.M、m0、m速度均发生变化,M和m0速度都变为v,m速度变为v2,而且满足(M+m)v0=(M+m0)v1+mv24.步枪的质量为4.1 kg,子弹的质量为9.6 g,子弹从枪口飞出时的速度为865 m/s,则步枪的反冲速度约为( )A.2 m/s B.1 m/s C.3 m/s D.4 m/s二、思想方法题组5.质量为m的小球A,沿光滑水平面以速度v0与质量为2m的静止小球B发生正碰.碰撞后,A球的动能变为原来的1/9,那么小球B的速度可能是( )A.13v0 B.23v0 C.49v0 D.59v06.在一条直线上相向运动的甲、乙两个小球,它们的动能相等,已知甲球的质量大于乙球的质量,它们正碰后可以发生的情况是( )A.甲球停下,乙球反向运动B.甲球反向运动,乙球停下C.甲、乙两球都反向运动D.甲、乙两球都反向运动,且动能仍相等一、碰撞现象及弹性碰撞的应用1.碰撞的种类及特点分类标准种类特点能量是否守恒弹性碰撞动量守恒,机械能守恒非完全弹性碰撞动量守恒,机械能有损失完全非弹性碰撞动量守恒,机械能损失最大碰撞前后动量是否共线对心碰撞(正碰)碰撞前后速度共线非对心碰撞(斜碰)碰撞前后速度不共线2.碰撞现象满足的规律(1)动量守恒定律.(2)机械能不增加.(3)速度要合理.①碰前两物体同向运动,若要发生碰撞,则应有v后>v前,碰后原来在前的物体速度一定增大,若碰后两物体同向运动,则应有v前′≥v后′.②碰前两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不可能都不改变.3.弹性碰撞的规律两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒.以质量为m1,速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例,则有m1v1=m1v1′+m2v2′1 2m1v21=12m1v1′2+12m2v2′2解得v1′=m1-m2v1m1+m2,v2′=2m1v1m1+m2结论:(1)当两球质量相等时,v1′=0,v2′=v1,两球碰撞后交换了速度.(2)当质量大的球碰质量小的球时,v1′>0,v2′>0,碰撞后两球都向前运动.(3)当质量小的球碰质量大的球时,v1′<0,v2′>0,碰撞后质量小的球被反弹回来.【例1】在可控核反应堆中需要给快中子减速,轻水、重水和石墨等常用作减速剂.中子在重水中可与21H核碰撞减速,在石墨中与12 6C核碰撞减速.上述碰撞可简化为弹性碰撞模型.某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰,通过计算说明,仅从一次碰撞考虑,用重水和石墨作减速剂,哪种减速效果更好?[规范思维][针对训练1]图2在光滑的水平面上,质量为m1的小球A以速率v0向右运动.在小球A的前方O点处有一质量为m2的小球B处于静止状态,如图2所示.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点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇,PQ=1.5PO.假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的,求两小球质量之比m1/m2.[针对训练2]图3(2011·山东·38(2))如图3所示,甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m,两船沿同一直线、同一方向运动,速度分别为2v0、v0.为避免两船相撞,乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船,甲船上的人将货物接住,求抛出货物的最小速度.(不计水的阻力)二、子弹打木块模型及其拓展子弹打木块这类问题,分析时要抓住动量守恒与能量守恒这两条主线,根据所求的量准确地选取研究对象,是对单个物体、还是对系统?各做怎样的运动?其相对位移(或相对路程)是多少?注意这几个量的准确求解.(1)每个物体的位移:选单个物体为研究对象,然后分别应用动能定理列方程;(2)相对位移(或打进的深度):选系统为研究对象,根据能量守恒列方程.(3)系统因摩擦产生的内能等于系统动能的减少量或Q=F f l相对.图4【例2】如图4所示,一质量为M的木块放在光滑的水平面上,一质量为m的子弹以初速度v0水平飞来打进木块并留在其中,设相互作用力为F f.试求:(1)子弹、木块相对静止时的速度v;(2)此时,子弹、木块发生的位移x1、x2以及子弹打进木块的深度l相分别为多少;(3)系统损失的机械能、系统增加的内能分别为多少.[规范思维][针对训练3] (2009·天津卷)如图5所示,图5质量m1=0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上,车长L=1.5 m,现有质量m2=0.2 kg 可视为质点的物块,以水平向右的速度v0=2 m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止.物块与车面间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10 m/s2,求:要使物体不从车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v0′不得超过多少.[针对训练4] 如图6所示,光滑的水平面上,用弹簧相连接的质量均为2 kg的A、B 两物体都以6 m/s的速度向右运动,弹簧处于原长,质量为4 kg的物体C静止在前方,B 与C发生相碰后粘合在一起运动,在以后的运动中,弹簧的弹性势能的最大值是________.图6【基础演练】1.下列属于反冲运动的是( )A.汽车的运动B.直升飞机的运动C.火箭发射过程的运动D.反击式水轮机的运动2.如图7所示,物体A静止在光滑的水平面上,A的左边固定有轻质弹簧,与A质量相等的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞,A、B始终沿同一直线运动,则A、B组成的系统动能损失最大的时刻是( )图7A.开始运动时B.A的速度等于v时C.弹簧压缩至最短时D.B的速度最小时3.(2009·全国卷Ⅰ改编题)质量为M的物块以速度v运动,与质量为m的静止物块发生正碰,碰撞后两者的动量正好相等.两者质量之比M/m可能为( )A.2 B.3 C.4 D.54.质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线向同一方向运动,A球的动量是7 kg·m/s,B球的动量是5 kg·m/s,当A球追上B球时发生碰撞,则碰撞后A、B两球的动量可能值是( )A.p A=6 kg·m/s,p B=6 kg·m/sB.p A=3 kg·m/s,p B=9 kg·m/sC.p A=-2 kg·m/s,p B=14 kg·m/sD.p A=-4 kg·m/s,p B=17 kg·m/s5.如图8所示,图8小球A和小球B质量相同,球B置于光滑水平面上,当球A从高为h处由静止摆下,到达最低点时恰好与B相撞,并粘合在一起继续摆动,它们能上升的最大高度是( )A.h B.1 2 hC.14h D.18h6.(2009·广东深圳模拟)图9A、B两球之间压缩一根轻弹簧,静置于光滑水平桌面上.已知A、B两球质量分别为2m 和m.当用板挡住A球而只释放B球时,B球被弹出落于距桌边距离为x的水平地面上,如图9所示.问当用同样的程度压缩弹簧,取走A左边的挡板,将A、B同时释放,B球的落地点距离桌边距离为( )A.x3B.3xC.x D.6 3x图107.如图10所示,水平光滑轨道的宽度和弹簧自然长度均为d.m 2的左边有一固定挡板,m 1由图示位置静止释放.当m 1与m 2第一次相距最近时m 1速度为v 1,在以后的运动过程中( )A .m 1的最小速度是0B .m 1的最小速度是m 1-m 2m 1+m 2v 1C .m 2的最大速度是v 1D .m 2的最大速度是m 1m 1+m 2v 18.如图11所示,图11在足够大的光滑水平面上放有两个质量相等的物块A 和B ,其中A 物块连接一个轻弹簧并处于静止状态,B 物块以初速度v 0向着A 物块运动.当物块与弹簧作用时,两物块在同一条直线上运动.下列关于B 物块与弹簧作用的过程中,两物块的v -t 图象正确的是( )题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案9.一炮弹质量为m ,以一定的倾角斜向上发射,到达最高点时速度大小为v ,炮弹在最高点爆炸成两块,其中一块沿原轨道返回,质量为m2.求:(1)爆炸后的瞬时另一块的速度大小. (2)爆炸过程中系统增加的机械能.10.(2010·山东理综·38(2))如图12所示,滑块A 、C 质量均为m ,滑块B 质量为32m.开始时A 、B 分别以v 1、v 2的速度沿光滑水平轨道向固定在右侧的挡板运动;现将C 无初速度地放在A 上,并与A 粘合不再分开,此时A 与B 相距较近,B 与挡板相距足够远.若B 与挡板碰撞将以原速率反弹,A 与B 碰撞将粘合在一起.为使B 能与挡板碰撞两次,v 1、v 2应满足什么关系?图12图1311.如图13所示,AOB 是光滑水平轨道,BC 是半径为R 的光滑的1/4固定圆弧轨道,两轨道恰好相切.质量为M 的小木块静止在O 点,一个质量为m 的子弹以某一初速度水平向右射入小木块内,并留在其中和小木块一起运动,且恰能到达圆弧轨道的最高点C(木块和子弹均可以看成质点).求:(1)子弹射入木块前的速度;(2)若每当小木块返回到O 点或停止在O 点时,立即有相同的子弹射入小木块,并留在其中,则当第9颗子弹射入小木块后,小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少?12.(2010·新课标·34(2))如图14所示,图14光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一竖直的墙.重物质量为木板质量的2倍,重物与木板间的动摩擦因数为μ.使木板与重物以共同的速度v0向右运动,某时刻木板与墙发生弹性碰撞,碰撞时间极短.求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间.设木板足够长,重物始终在木板上.重力加速度为g.学案61 碰撞爆炸反冲【课前双基回扣】1.AB [碰撞过程中机械能守恒的碰撞为弹性碰撞,C错.动量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一,不仅低速、宏观物体的运动遵守这一规律,而且高速、微观物体的运动也遵守这一规律,D错.]2.C [爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆炸,与钢板间产生巨大的相互作用力,所以爆炸装置的总动量是不守恒的,但由于钢板对爆炸装置的作用力是竖直向上的,因此爆炸装置在竖直方向动量不守恒,而水平方向是守恒的.爆炸时,化学能转化为机械能,因此,机械能不守恒.]3.BC [因为碰撞时间极短,所以m0的速度应该不发生变化,A错,D错.碰后M与m 的速度可能相同也可能不同,B、C对.]4.A [由mv=Mv′可得v′≈2 m/s,A项正确.]5.AB [要注意的是,两球的碰撞不一定是弹性碰撞,A球碰后动能变为原来的1/9,则其速度大小仅为原来的1/3.两球在光滑水平面上正碰,碰后A球的运动有两种可能,继续沿原方向运动或被反弹.当以A球原来的速度方向为正方向时,则v A ′=±13v 0,根据两球碰撞前、后的总动量守恒,有 mv 0+0=m×13v 0+2mv B ′,mv 0+0=m×⎝ ⎛⎭⎪⎫-13v 0+2mv B ″. 解得:v B ′=13v 0,v B ″=23v 0.]6.AC [两球动能相等,E k =p22m.因m 甲>m 乙,则p 甲>p 乙.系统总动量大小为,方向为碰前甲球的速度方向,系统动量守恒,碰后的总动量仍为甲球的速度方向.若碰后甲球停下,乙球反向能满足动量守恒,A 对;若乙球停下,甲球反向,总动量将反向,B 错.碰后甲、乙球都反向运动时,一定满足甲球后来的动量小于乙球后来的动量;若甲、乙碰后动能仍相等,有p 甲′>p 乙′,合动量将反向,动量守恒定律不成立,所以C 对,D 错.]思维提升1.碰撞现象特点:(1)作用时在极短的时间内产生非常大的作用力. (2)弹性碰撞:机械能守恒、动量守恒 (3)非弹性碰撞:机械能不守恒、动量守恒(4)完全非弹性碰撞:两物体合二为一,机械能损失最多,动量守恒. 2.爆炸现象特点:(1)动量守恒.(2)动能增加. 3.反冲现象(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动.(2)反冲运动中,相互作用力一般较大,通常可以用动量守恒定律来处理相关的运动过程.(3)系统的总动能增加. 【核心考点突破】 例1 见解析解析 设中子质量为mn ,靶核质量为m ,由动量守恒定律,有比较⑤⑦的结果知:与重水靶核碰后中子速度较小,故重水减速效果更好. [规范思维] 本题是完全弹性碰撞模型,要抓住弹性碰撞的特点:动量守恒、机械能守恒.对于“一动碰一静”模型,还要记住结论:碰后两球的速度分别为v 1=m 1-m 2m 1+m 2v 0,v 2=2m 1m 1+m 2v 0;若两球质量相等,则互换速度.例2 见解析解析 (1)由动量守恒得:mv 0=(M +m)v ,子弹与木块的共同速度为v =m M +mv 0.这样在第(2)问中如果只让求l相对,根据能量守恒定律列上式求解即可.另外,F f l相对=Q这个结论要牢记.[针对训练]1.2 2.4v0 3.5 m/s 4.12 J思想方法总结1.力学规律的选用原则(1)如果要列出各物理量在某一时刻的关系式,可用牛顿第二定律.(2)研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变量,一般用动能定律(涉及位移的问题)去解决问题.(3)若研究的对象为一物体系统,且它们之间有相互作用,一般用两个守恒定律去解决问题,但须注意研究的问题是否满足守恒的条件.(4)在涉及相对位移问题时则优先考虑能量守恒定律.即用系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量.即转变为系统内能的量.(5)在涉及有碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时,必须注意到一般这些过程均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转化.这种问题由于作用时间都极短,故动量守恒定律一般能派上大用场.2.解答力学综合题的基本思路和步骤(1)认真审题,明确题目所述的物理情景,确定研究对象.(2)分析对象受力及运动状态和运动状态变化的过程,作草图.(3)根据运动状态变化的规律确定解题观点,选择规律.若用力的观点解题,要认真分析受力及运动状态的变化,关键是求出加速度.若用两大定理求解,应确定过程的始末状态的动量(或动能)、分析并求出过程中的冲量(或功).若判断过程中动量或机械能守恒,根据题意选择合适的始末状态,列守恒关系式,一般这两个守恒定律多用于求某状态的速度(率).(4)根据选择的规律列式,有时还需挖掘题目的其他条件(如隐含条件、临界条件、几何条件)列补充方程.(5)代入数据(统一单位)计算结果,并对结果的物理意义进行讨论.3.“子弹击打木块”模型是典型的动量和能量综合的问题,此外如右图所示.两个物块叠放在一起相对滑动类问题也可看成是“类子弹击打木块”模型.求解这类问题的基本方法是动量守恒和动能定理(或功能关系).这类问题是高考命题热点,请同学们重点体会和领悟.【课时效果检测】1.CD 2.C 3.AB 4.A 5.C 6.D 7.B 8.D9.(1)3v (2)2mv 2解析 (1)爆炸后其中一块沿原轨道返回,则该块炸弹速度大小为v ,方向与原方向相反爆炸过程中动量守恒,故mv =-m 2v +m 2v 1 解得v 1=3v(2)爆炸过程中重力势能没有改变爆炸前系统总动能E k =12mv 2 爆炸后系统总动能Ek′=12·m 2v 2+12·m 2(3v)2=2.5mv 2.所以,系统增加的机械能ΔE=E k ′-E k =2mv 2. 10.1.5v 2<v 1≤2v 2或12v 1≤v 2<23v 1 11.(1)m +M m 2gR (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫M +m M +9m 2R 解析 (1)第一颗子弹射入木块的过程,系统动量守恒,即mv 0=(m +M)v 1系统由O 到C 的运动过程中机械能守恒,即12(m +M)v 21=(m +M)gR 由以上两式解得v 0=m +M m2gR (2)由动量守恒定律可知,第2、4、6…颗子弹射入木块后,木块的速度为0,第1、3、5…颗子弹射入后,木块运动.当第9颗子弹射入木块时,由动量守恒定律得mv 0=(9m +M)v 9设此后木块沿圆弧上升的最大高度为H ,由机械能守恒得12(9m +M)v 29=(9m +M)gH 由以上各式可得H =(M +m M +9m )2R. 12.4v 03μg解析 第一次与墙碰撞后,木板的速度反向,大小不变,此后木板向左做匀减速运动,速度减到0后向右做加速运动,重物向右做匀减速运动,最后木板和重物达到一共同的速度v ,设木板的质量为m ,重物的质量为2m ,取向右为正方向,由动量守恒定律得2mv 0-mv 0=3mv①设木板从第一次与墙碰撞到和重物具有共同速度v 所用的时间为t 1,对木板应用动量定理得,2μmgt 1=mv -m(-v 0)②由牛顿第二定律得2μmg=ma③式中a 为木板的加速度在达到共同速度v 时,木板离墙的距离l 为l =v 0t 1-12at 21④ 从开始向右做匀速运动到第二次与墙碰撞的时间为t 2=l v⑤ 所以,木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经过的时间为t =t 1+t 2⑥由以上各式得t =4v 03μg.易错点评1.在第4题中,由于对碰撞的原则了解不全,不知道两球相撞后,动能不会增加这一道理,导致错误.2.对于第11题的第2问,要注意理解过程,要能归纳、分析每颗子弹射入木块后的速度规律.否则易出错.3.物体的运动过程不清,受力分析不全,运动性质不明,是造成第12题错误的主要原因.木块与墙碰撞后,是向左先减速到零,然后再向右加速,直到与木块速度相同,然后一起向右匀速运动,直到与墙第二次相撞.注意木板与地面间光滑,木板加速与减速是因为木块与木板间的摩擦力.。
动量守恒定律解密动量守恒定律对动量守恒条件的理解1. 系统不受外力或系统所受外力的合力为零。
2. 系统所受外力的合力虽不为零,但比系统内力小很多。
3. 系统所受外力的合力虽不为零,但系统在某一个方向上不受外力或受到的合外力为零,则系统在该方向上的动量守恒。
1. 如图所示,在光滑的水平地面上静止放置一质量为M=1.5 kg的木板A,木板上表面粗糙且固定一竖直挡板,挡板上连接一轻质弹簧,当弹簧处于原长时,在弹簧的左端轻放一质量为m=0.9 kg的物块B,现有一颗质量为m0=0.1 kg的子弹C以v0=500 m/s的速度水平击中物块并嵌入其中,该过程作用时间极短,则在A、B、C相互作用的过程中,下列说法中正确的有()A. A 、B 、C 组成的系统动量守恒B. A 、B 、C 以及弹簧组成的系统机械能守恒C. 子弹击中物块B 的瞬间对物块B 产生的冲量为45 N·sD. 弹簧被压缩到最短时木板的速度为25 m/s 【答案】AC【解析】A 、B 、C 三者组成的系统所受合外力为零,动量守恒,故A 正确;由于存在摩擦阻力做功,机械能不守恒,故B 错误;子弹击中物块B 后与物块B 共速,由动量守恒有m 0v 0=(m +m 0)v 1,v 1=50 m/s ,对物块B 产生的冲量等于B 物块获得的动量,故对物块B 产生的冲量为45 N·s ,C 正确;弹簧被压缩到最短时三者共速,由动量守恒有m 0v 0=(m +M +m 0)v 2,v 2=20 m/s ,故D 错误。
如图所示,静止的木板B 的质量M =2 kg ,与右墙距离为s 。
物体A (可视为质点)质量m =1 kg ,以初速度v 0=6 m/s 从左端水平滑上B 。
已知A 与B 间的动摩擦因数μ=0.2,在B 第一次撞墙前,A 已经与B 相对静止。
地面光滑,B 与两面墙的碰撞都是弹性的。
求:(1)s 的最小值;(2)若A 始终未滑离B ,A 相对于B 滑行的总路程是多少? 【答案】(1)2 m (2)9 m【解析】(1)设B 与墙相碰时的速度大小为v 1,A 在B 上滑动至AB 速度相等的过程中,规定向右为正方向,AB 组成的系统满足动量守恒: mv 0=(M +m )v 1, 解得v 1=2 m/s 。
2012届高三物理一轮复习学案:第五章《动量》专题七碰撞爆炸反冲运动【考点透析】一、本专题考点:动量知识和机械能守恒知识的应用,本专题为Ⅱ类要求。
二、理解和掌握的内容1.碰撞(1)特点:作用时间极短,相互作用的内力极大,有些碰撞尽管合外力不为零,但外力相对于内力可忽略,故动量近似守恒。
(2)分类:①弹性碰撞(动能也守恒);②非弹性碰撞(存在动能损失);③完全非弹性碰撞(碰后具有共同速度,动能损失最多)。
(3)范围:从动能损失多少的角度看,所有碰撞都界于弹性碰撞和完全非弹性碰撞之间,即两者是动能损失的下限和上限。
2.爆炸及反冲运动(1)爆炸:爆炸过程类似于碰撞,动量守恒。
因有其他形式的能转化为动能,所以系统的动能在爆炸后将增加。
(2)反冲运动:在反冲运动中若内力远大于外力,可视为动量守恒。
3.难点释疑(1)碰撞过程动能不会增加,动量守恒。
常用到动量和动能的关系式:P2=2mE K(2)碰撞问题的处理方法:①客观实际(如甲同向追乙,碰后甲速度大小变小;若仍同向则不可能大于乙的速度);②动量守恒;③动能关系(碰后动能小于或等于碰前动能,动能损失多少存在上限和下限)。
【例题精析】例1质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,A球的动量是7kgm/s,B球的动量是5kgm/s,当A球追上B球时发生碰撞,则碰后A、B两球的动量可能值是()A.P A=6kgm/s,P B=6kgm/sB.P A=6.5kgm/s,P B=5.5kgm/sC.P A=-2kgm/s,P B=14kgm/sD.P A=-4kgm/s,P B=17kgm/s解析:从碰撞客观实际,由于A追B碰,碰后A的速度必小于B的速度,且两球质量相等,故B选项错;由碰撞动量守恒验证,D选项错;再从碰撞中动能关系,即碰后总动能只有守恒或减少来看,C错A正确。
答案:A例2 如图5-29所示,在光滑水平面上,动能为E0、动量的大小为P0的小钢球1与静止小钢球2发生碰撞,碰撞前后球1的运动方向相反。
三种碰撞问题
学习目标:
1 能分辨弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞;
2 清楚三种碰撞间的联系;
3会用动量守恒,结合能量守恒解决有关碰撞及爆炸类问题。
温馨提示:(1) 能量间可以相互转化,总量保持不变
(2)当系统所受合外力为零时,系统动量守恒。
一、碰撞
1 时间:一般碰撞过程时间极短
2作用力:在相互作用过程中,两物体间的相互作用力相交系统外力极大
3动量守恒条件:系统内力远远大于外力,所以系统即使所受合外力不为零,外力对系统的影响也可忽略,系统的总动量在碰撞前后()。
4 能量:在碰撞过程中,一般伴随着()的损失,碰撞后的总()小于或等于碰撞前的总()。
5 碰撞的分类:根据碰撞前后系统动能的损失可将碰撞分为()、()、()。
a、弹性碰撞
如下图,在光滑的水平面有1、2两个滑块,其中2上固定有轻弹簧并静止于地面,1有初速度V
撞向2。
a是两滑块即将接触时的状态,弹簧依
1
然处于原长,b是两滑块将弹簧压缩至最短时的状态,此时两滑块有相同
的速度;c是弹簧又恢复为原长时的状态。
至此1、2两滑块碰撞过程结束。
过程分析:
(
1)由a 至b 过程中,弹簧被(
),弹簧弹性势能(
)
,弹簧弹性势能由(
)转化而来;此过程中弹簧形变属于弹性形变无热量产生。
1、2滑块总动能( )1、2滑块系统总动量( )
(2)由b 至c 过程中, 弹簧长度 ( ),弹簧弹性势能( ),弹簧的弹性势能转化为( ); 此过程弹簧形变属于弹性形变无热量产生。
1、2滑块系统的总动能( ),系统的总动量( )。
(3)结论:由a 状态至b 状态过程中弹簧被压缩,从1、2系统的动能中获得弹性势能,在b 状态至c 状态过程中将获得的弹性势能又全部转化为1、2系统的动能。
即整个碰撞过程中,系统的动能( );系统整个过程中合外为零,即动量( ).
请用v 1、v 2、v 1/、v 2/、m 1、m 2这些物理量分别根据能量守恒和动量守恒建立由a 至c 的等式。
b 、非弹性碰撞
初始条件同上,只是由b 至c 的过程中,弹簧只恢复部分长度未至原长(假定弹簧恢复情况可以人工控制),此时弹簧的弹性势能为E p //,两滑块的速度分别
V 1 V 2= 0
为v 1// 、 v 2//
过程分析:
(1)
a 至b:
(2) b 至
c :由
b 至
c 过程中, 弹簧长度
(
),弹簧弹性势能(
),弹簧的弹性势能转化为(
);
此过程
弹簧形变属于弹性形变无热量产生。
1、2滑块系统的总动能(
),系统的总动量( )。
但弹簧的( )并未全部转化为滑块系统的动能.
(3) 结论:整个过程系统的动能( );动量( )
请分别用能量守恒和动量守恒建立等式。
c 、完全非弹性碰撞
初始状态同弹性碰撞,当弹簧被压缩为最短之后,丝毫没有恢复原长,使得两滑块连在一起,并同速向右匀速运动。
速度为v ///,弹簧此时所具有的弹性势能为E p ///
V 1
V 2= 0 V 1
V 2= 0
过程分析:
(1) a 至b:
(2) b 至c :由b 至c 过程中, 弹簧长度 ( ),弹簧弹性势能( ); 弹簧的弹性势未转化为( )此过程无热量产生。
1、2滑块系统的总动能( ),系统的总动量( )。
结论:整个过程中系统动能( ) 动量( )
分别用能量守恒和动量守恒建立等式
根据以上等式请用v 1、v 2、m 1、m 2 表示出v ///和E p ///。