選修3-5第十六章第4節(jié)碰撞1/12/20231引入在第一節(jié)我們學習碰撞過程中的守恒量第二節(jié)學習動量守恒定律這節(jié)我們比較詳細學習碰撞1/12/20232教學三維目標1.知識與技能⑴了解彈性碰撞、非彈性碰撞和完全非彈性碰撞，會應用動量、能量的觀點綜合分析、解決一維碰撞問題。⑵了解對心碰撞和非對心碰撞。⑶加深對動量守恒定律和機械能守恒定律的理解，能運用這兩個定律解決一些簡單的與生產(chǎn)、生活相關的實際問題。1/12/202332.過程與方法通過了解散射和中子的發(fā)現(xiàn)過程，體會理論對實踐的指導作用，進一步了解動量守恒定律的普適性。3.情感態(tài)度與價值觀中子的發(fā)現(xiàn)過程體現(xiàn)了科學的猜想和科學精神的重要性，讓學生明白，認識和掌握了規(guī)律之后，能夠?qū)θ祟惖恼J識活動和生產(chǎn)活動產(chǎn)生巨大的推動作用。

1/12/20234新課一、彈性碰撞和非彈性碰撞1.碰撞：1）歷史上對碰撞物體的研究：著名的物理學家如伽利略、馬略特、牛頓、笛卡爾、惠更斯等都先后進行了一系列的實驗總結出碰撞規(guī)律，為動量守恒定律的建立奠定了基礎。1/12/202352）生活中的各種碰撞現(xiàn)象打臺球撞車打樁機打樁1/12/202363）定義：碰撞：兩個或兩個以上的物體在相遇的極短時間內(nèi)產(chǎn)生非常大的相互作用。4）特點：相互作用時間短，作用力變化快和作用力的峰值大。因此其他外力可以忽略不計，遵守動量守恒定律。1/12/202375）碰撞的種類(1)彈性碰撞：滿足動量守恒和機械能守恒（討論）(2)非彈性碰撞：滿足動量守恒，但機械能不守恒(3)完全非彈性碰撞：兩物體相碰后黏合為一個整體，這種碰撞能量損失最多．1/12/20238(1)彈性碰撞：兩物體碰撞后形變能完全恢復，則沒有能量損失，碰撞前后兩小球構成的系統(tǒng)的動能相等，這樣的碰撞為彈性碰撞。(2)非彈性碰撞：若兩物體碰撞后它們的形變不能完全恢復原狀，這時將有一部分動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，碰撞前后系統(tǒng)的動能不再相等，我們稱這樣的碰撞為非彈性碰撞。(3)完全非彈性碰撞：兩物體碰撞后粘合在一起，這時系統(tǒng)動能損失最大，這樣的碰撞稱為完全非彈性碰撞。1/12/20239二、對心碰撞和非對心碰撞、散射1.對心碰撞:碰撞前后,物體的運動方向在同一直線上,也叫正碰,是在一維直線上發(fā)生的碰撞.2.非對心碰撞:碰撞前后物體的運動方向不在同一直線上,也叫斜碰,是在二維平面上發(fā)生的碰撞.1/12/202310三對心彈性正碰的討論在光滑水平面上質(zhì)量為m1的小球以速度為v1與質(zhì)量為m2的靜止的小球發(fā)生彈性正碰,如圖所示,根據(jù)動量守恒定律m1v1=m1v1′+m2v2′①

1/12/202311(1)若m1=m2,即兩物體質(zhì)量相等.這時m1-m2=0,m1+m2=2m1根據(jù)以上兩式v1′=0v2′=v1表示碰后兩物體交換速度.(2)若m1>m2,則m1-m2>0,可得v1′>0,v2′>0則表示v1′和v2′都與v1方向相同,如果m1＞＞m2,則m1-m2≈m1,m1+m2≈m1,解得v1′=v1,v2′=2v1表示m1的速度不變,m2以速度2v1被撞出去.1/12/202312(3)若m1<m2,則m1-m2<0,v1′<0表示v1′與v1方向相反,m1被彈回,如果m1＜＜m2,則:

m1-m2≈-m2,

≈0

則v1′=-v1,v2′=0

表示m1以反向的原速率彈回,而m2仍靜止.1/12/202313四散射1.定義:微觀粒子碰撞時,微觀粒子相互接近時并不發(fā)生直接接觸,這樣的碰撞叫做散射.2.散射方向:由于微觀粒子發(fā)生對心碰撞的概率極小,所以多數(shù)粒子碰撞后飛向四面八方.1/12/202314例1:A?B兩球在水平光滑直導軌上同向運動,已知它們的動量分別是pA=5kg·m/s,pB=7kg·m/s,A從后面追上B并發(fā)生碰撞,碰后B的動量pB′=10kg·m/s,則兩球的質(zhì)量關系可能是()A.mA=mBB.mB=2mAC.mB=4mAD.mB=6mAC1/12/202315解析:由題意可知:(1)A?B同向運動且速度vA>vB.(2)A?B兩物體的初動量和B物體的末動量.解答此題從三個方面入手分析,先利用動量守恒確定A的末動量,再從能量角度入手,然后從碰撞的合理性,即碰后A的速度vA′不能大于碰后B的速度vB′,這里要掌握一個重要的關系式:動量和動能的相關表達式:p2=2mEk,在好多問題中常用此表達式.由動量守恒定律得pA′=2kg·m/s,由題設vA>vB,即

得mB>1.4mA,故A選項錯誤.

碰后vB′≥vA′,即≥,則mB≤5mA,則選

項D錯誤;碰撞過程,動能不能增加,即

推得mB≥mA

故選項B錯誤,所以選項C正確.1/12/202316例題2速度為m/s的氦核與靜止的質(zhì)子發(fā)生正碰，氦核的質(zhì)量是質(zhì)子的4倍，碰撞是彈性碰撞，求碰后兩個粒子的速度。解：動量守恒定律：

能量守恒定律：