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物理选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律5 弹性碰撞和非弹性碰撞图文课件ppt
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这是一份物理选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律5 弹性碰撞和非弹性碰撞图文课件ppt，共35页。PPT课件主要包含了不守恒等内容，欢迎下载使用。
【教学目标】1.了解弹性碰撞和非弹性碰撞.2.会分析具体实例中的碰撞特点及类型.3.会用动量、能量的观点解决生产生活中与一维碰撞相关的实际问题..
【教材分析与教学建议】经过前面四节的学习,学生已经从实验到理论,再从理论到实验,对碰撞中的动量守恒有了较为清晰的认识.碰撞是生活中常见的现象.碰撞时物体间相互作用持续时间很短,相互作用力很大,满足动量守恒条件.本节的设计以碰撞实例为载体,经历实验探究、理论推导,在真实情境中建立弹性碰撞和非弹性碰撞的相关概念.教材创设了两个小球弹性碰撞的情境,先引导学生应用动量守恒定律和机械能守恒定律去解决典型的碰撞问题,推导两个小球在弹性碰撞后的速度表达式.随后,又引导学生从一般到特殊,对三种特殊情况展开
【教材分析与教学建议】讨论,得出碰后两球末速度的表达式,便于快速判断与评估生活中实际现象对应的碰撞类型.学生通过对弹性碰撞和非弹性碰撞的讨论,进一步加深对动量和动能的理解,提升运动与相互作用观及能量观.本节课的重点内容是理解弹性碰撞与非弹性碰撞的概念及特点,并能应用两个定律解决与生产生活相关的实际问题.
学习任务一:弹性碰撞和非弹性碰撞
[教材链接] 阅读教材第20页,填写碰撞的分类与特点的相关知识
[科学推理] 如图所示,质量分别为m1、m2的两个大小相同的球分别以速度v1、v2在光滑的水平面上沿同一直线运动,其中v2>v1,两球碰撞后粘在一起以速度v运动.系统碰撞前、后动量守恒,有 . 碰撞后系统动能损失ΔEk= .
m1v1+m2v2=(m1+m2)v
变式 [2020·全国卷Ⅲ] 甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动.甲追上乙,并与乙发生碰撞,碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示.已知甲的质量为1 kg.则碰撞过程两物块损失的机械能为( )A.3 JB.4 JC.5 JD.6 J
碰撞的特点(1)时间的特点:在碰撞现象中,相互作用的时间很短.(2)相互作用力的特点:在相互作用过程中,相互作用力先是急剧增大,然后急剧减小,平均作用力很大.(3)满足动量守恒条件的特点:系统的内力远远大于外力,所以系统即使所受合外力不为零,外力也可以忽略,系统的总动量守恒.(4)位移的特点:碰撞过程是在一瞬间发生的,时间极短,在物体发生碰撞的瞬间,可忽略物体的位移,认为物体在碰撞前、后处于同一位置.
学习任务二:弹性碰撞实例分析
例2 如图所示,B、C、D、E、F五个小球并排放置在光滑的水平面上,B、C、D、E四个球质量相等,而F球的质量小于B球,A球的质量等于F球.若A球以速度v0向B球运动,所发生的碰撞均为弹性碰撞,则碰撞之后( )A.5个小球静止,1个小球运动B.4个小球静止,2个小球运动C.3个小球静止,3个小球运动D.6个小球都运动
[解析] A与B相碰时,由于A的质量小于B,故A被弹回,B获得速度与C碰撞,由于发生的碰撞为弹性碰撞且两球质量相等,故B静止,C获得速度,同理,C和D的碰撞及D与E的碰撞都是如此,E获得速度后与F碰撞的过程中,由于E的质量大于F,故碰后E、F都向右运动,所以碰撞之后,A、E、F三球运动,B、C、D三球静止.
变式 现有甲、乙两滑块,质量分别为3m和m,以相同的速率v在光滑水平面上相向运动,发生了碰撞.已知碰撞后,甲滑块静止不动,乙以2v的速率反向弹回,那么这次碰撞是( )A.弹性碰撞B.非弹性碰撞C.完全非弹性碰撞D.条件不足,无法确定
1.两个物体发生正碰时交换速度的条件:①质量相等;②发生弹性碰撞.2.一个运动的物体与一个静止的物体发生弹性碰撞后,主动碰撞的物体可能静止,也可能反向运动,还可能沿原方向运动.关键条件是主动碰撞物体的质量与被动碰撞物体的质量的大小关系.
[物理观念] 弹性碰撞和完全非弹性碰撞是碰撞的两种极限情况,其余的碰撞结果应该是介于这两种极限情况之间.正碰(即对心碰撞)既不是指弹性碰撞,也不是指完全非弹性碰撞,它是指一维碰撞,即碰撞前、后物体在同一条直线上运动,显然它既可能是弹性碰撞或完全非弹性碰撞,也可能是一般的非弹性碰撞.
学习任务三:碰撞的可行性
例3 (多选)[2021·云南昆明一中月考] 甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动,已知它们的动量分别是p1=4 kg·m/s,p2=6 kg·m/s,甲从后面追上乙并发生碰撞,碰后乙球的动量变为8 kg·m/s,则两球质量m1与m2间的关系可能是( )A.3m1=m2B.4m1=m2C.5m1=m2D.6m1=m2
变式 (多选)质量为m、速度为v的A球跟质量为3m、静止的B球发生正碰,碰撞可能是弹性碰撞,也可能是非弹性碰撞,因此,碰撞后B球的速度可能有不同的值.碰撞后B球的速度可能为( )
1.如图所示,两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块A的质量为m,速度大小为2v0,方向向右,滑块B的质量为2m,速度大小为v0,方向向左,则两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是( )A.A和B都向左运动B.A和B都向右运动C.A静止,B向右运动D.A向左运动,B向右运动
[解析] 根据动量守恒定律可知,碰撞前的总动量为0,碰撞后的总动量也要为0,碰撞后要么A、B均静止,要么A、B朝相反方向运动;由于是弹性碰撞,能量不损失,碰后A、B不可能静止,故只能A向左运动,B向右运动.
3.如图所示,小球B与一轻质弹簧相连,并静止在足够长的光滑水平面上,小球A以某一速度与轻质弹簧正碰.小球A与弹簧分开后,小球B的速度为v.(1)当两个小球与弹簧组成的系统动能最小时,求小球B的速度的大小;(2)若小球B的质量m2已知,在小球A与弹簧相互作用的整个过程中,求小球A受到弹簧作用力的冲量.
(2)设水平向右为正方向,则小球B动量的变化量为m2v,根据动量守恒定律可知,小球A动量的变化量为-m2v根据动量定理有I=-m2v,小球A受到弹簧作用力的冲量的大小为m2v,方向水平向左.
4.如图所示,在光滑水平面上A、B两小球沿同一方向运动,A球的动量pA=4 kg·m/s,B球的质量mB=1 kg,速度vB=6 m/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球的速度大小;(2)A球质量mA的取值范围.
1.(弹性碰撞) 斯诺克运动深受年轻人的喜爱.某选手将质量为m的A球以速度v击出后与质量为m的静止的B球发生弹性碰撞,则碰撞后B球的速度为( )A.vB.2v
4.(碰撞的可行性)(多选)两个小球A、B在光滑水平面上相向运动,已知它们的质量分别是m1=4 kg和m2=2 kg,A的速度v1=3 m/s(设为正),B的速度v2=-3 m/s,则它们发生正碰后,其速度可能分别是( )A.1 m/s和1 m/sB.4 m/s和-5 m/sC.2 m/s和-1 m/sD.-1 m/s和5 m/s
【教学目标】1.了解弹性碰撞和非弹性碰撞.2.会分析具体实例中的碰撞特点及类型.3.会用动量、能量的观点解决生产生活中与一维碰撞相关的实际问题..
【教材分析与教学建议】经过前面四节的学习,学生已经从实验到理论,再从理论到实验,对碰撞中的动量守恒有了较为清晰的认识.碰撞是生活中常见的现象.碰撞时物体间相互作用持续时间很短,相互作用力很大,满足动量守恒条件.本节的设计以碰撞实例为载体,经历实验探究、理论推导,在真实情境中建立弹性碰撞和非弹性碰撞的相关概念.教材创设了两个小球弹性碰撞的情境,先引导学生应用动量守恒定律和机械能守恒定律去解决典型的碰撞问题,推导两个小球在弹性碰撞后的速度表达式.随后,又引导学生从一般到特殊,对三种特殊情况展开
【教材分析与教学建议】讨论,得出碰后两球末速度的表达式,便于快速判断与评估生活中实际现象对应的碰撞类型.学生通过对弹性碰撞和非弹性碰撞的讨论,进一步加深对动量和动能的理解,提升运动与相互作用观及能量观.本节课的重点内容是理解弹性碰撞与非弹性碰撞的概念及特点,并能应用两个定律解决与生产生活相关的实际问题.
学习任务一:弹性碰撞和非弹性碰撞
[教材链接] 阅读教材第20页,填写碰撞的分类与特点的相关知识
[科学推理] 如图所示,质量分别为m1、m2的两个大小相同的球分别以速度v1、v2在光滑的水平面上沿同一直线运动,其中v2>v1,两球碰撞后粘在一起以速度v运动.系统碰撞前、后动量守恒,有 . 碰撞后系统动能损失ΔEk= .
m1v1+m2v2=(m1+m2)v
变式 [2020·全国卷Ⅲ] 甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动.甲追上乙,并与乙发生碰撞,碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示.已知甲的质量为1 kg.则碰撞过程两物块损失的机械能为( )A.3 JB.4 JC.5 JD.6 J
碰撞的特点(1)时间的特点:在碰撞现象中,相互作用的时间很短.(2)相互作用力的特点:在相互作用过程中,相互作用力先是急剧增大,然后急剧减小,平均作用力很大.(3)满足动量守恒条件的特点:系统的内力远远大于外力,所以系统即使所受合外力不为零,外力也可以忽略,系统的总动量守恒.(4)位移的特点:碰撞过程是在一瞬间发生的,时间极短,在物体发生碰撞的瞬间,可忽略物体的位移,认为物体在碰撞前、后处于同一位置.
学习任务二:弹性碰撞实例分析
例2 如图所示,B、C、D、E、F五个小球并排放置在光滑的水平面上,B、C、D、E四个球质量相等,而F球的质量小于B球,A球的质量等于F球.若A球以速度v0向B球运动,所发生的碰撞均为弹性碰撞,则碰撞之后( )A.5个小球静止,1个小球运动B.4个小球静止,2个小球运动C.3个小球静止,3个小球运动D.6个小球都运动
[解析] A与B相碰时,由于A的质量小于B,故A被弹回,B获得速度与C碰撞,由于发生的碰撞为弹性碰撞且两球质量相等,故B静止,C获得速度,同理,C和D的碰撞及D与E的碰撞都是如此,E获得速度后与F碰撞的过程中,由于E的质量大于F,故碰后E、F都向右运动,所以碰撞之后,A、E、F三球运动,B、C、D三球静止.
变式 现有甲、乙两滑块,质量分别为3m和m,以相同的速率v在光滑水平面上相向运动,发生了碰撞.已知碰撞后,甲滑块静止不动,乙以2v的速率反向弹回,那么这次碰撞是( )A.弹性碰撞B.非弹性碰撞C.完全非弹性碰撞D.条件不足,无法确定
1.两个物体发生正碰时交换速度的条件:①质量相等;②发生弹性碰撞.2.一个运动的物体与一个静止的物体发生弹性碰撞后,主动碰撞的物体可能静止,也可能反向运动,还可能沿原方向运动.关键条件是主动碰撞物体的质量与被动碰撞物体的质量的大小关系.
[物理观念] 弹性碰撞和完全非弹性碰撞是碰撞的两种极限情况,其余的碰撞结果应该是介于这两种极限情况之间.正碰(即对心碰撞)既不是指弹性碰撞,也不是指完全非弹性碰撞,它是指一维碰撞,即碰撞前、后物体在同一条直线上运动,显然它既可能是弹性碰撞或完全非弹性碰撞,也可能是一般的非弹性碰撞.
学习任务三:碰撞的可行性
例3 (多选)[2021·云南昆明一中月考] 甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动,已知它们的动量分别是p1=4 kg·m/s,p2=6 kg·m/s,甲从后面追上乙并发生碰撞,碰后乙球的动量变为8 kg·m/s,则两球质量m1与m2间的关系可能是( )A.3m1=m2B.4m1=m2C.5m1=m2D.6m1=m2
变式 (多选)质量为m、速度为v的A球跟质量为3m、静止的B球发生正碰,碰撞可能是弹性碰撞,也可能是非弹性碰撞,因此,碰撞后B球的速度可能有不同的值.碰撞后B球的速度可能为( )
1.如图所示,两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块A的质量为m,速度大小为2v0,方向向右,滑块B的质量为2m,速度大小为v0,方向向左,则两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是( )A.A和B都向左运动B.A和B都向右运动C.A静止,B向右运动D.A向左运动,B向右运动
[解析] 根据动量守恒定律可知,碰撞前的总动量为0,碰撞后的总动量也要为0,碰撞后要么A、B均静止,要么A、B朝相反方向运动;由于是弹性碰撞,能量不损失,碰后A、B不可能静止,故只能A向左运动,B向右运动.
3.如图所示,小球B与一轻质弹簧相连,并静止在足够长的光滑水平面上,小球A以某一速度与轻质弹簧正碰.小球A与弹簧分开后,小球B的速度为v.(1)当两个小球与弹簧组成的系统动能最小时,求小球B的速度的大小;(2)若小球B的质量m2已知,在小球A与弹簧相互作用的整个过程中,求小球A受到弹簧作用力的冲量.
(2)设水平向右为正方向,则小球B动量的变化量为m2v,根据动量守恒定律可知,小球A动量的变化量为-m2v根据动量定理有I=-m2v,小球A受到弹簧作用力的冲量的大小为m2v,方向水平向左.
4.如图所示,在光滑水平面上A、B两小球沿同一方向运动,A球的动量pA=4 kg·m/s,B球的质量mB=1 kg,速度vB=6 m/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球的速度大小;(2)A球质量mA的取值范围.
1.(弹性碰撞) 斯诺克运动深受年轻人的喜爱.某选手将质量为m的A球以速度v击出后与质量为m的静止的B球发生弹性碰撞,则碰撞后B球的速度为( )A.vB.2v
4.(碰撞的可行性)(多选)两个小球A、B在光滑水平面上相向运动,已知它们的质量分别是m1=4 kg和m2=2 kg,A的速度v1=3 m/s(设为正),B的速度v2=-3 m/s,则它们发生正碰后,其速度可能分别是( )A.1 m/s和1 m/sB.4 m/s和-5 m/sC.2 m/s和-1 m/sD.-1 m/s和5 m/s
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