高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册碰撞示范课ppt课件

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[四层]学习内容1 落实必备知识
[四层]学习内容2 强化关键能力
[四层]学习内容3 ·4 浸润学科素养和核心价值
一、碰撞的分类1.弹性碰撞：碰撞过程中，系统总机械能_________的碰撞。即碰撞前后两滑块的总动能_____的碰撞称为弹性碰撞，又称完全弹性碰撞。2.非弹性碰撞：碰撞过程中机械能有______，碰撞后系统的总机械能______碰撞前系统的总机械能。3.完全非弹性碰撞：碰撞后两物体粘在一起，以相同的速度运动，这种碰撞系统机械能损失______。
[微点拨]碰撞时内力远大于外力，且碰撞时间极短，系统动量可以看作守恒；如两个物体碰撞后结合在一起为完全非弹性碰撞。
二、中子的发现1.1928年，德国物理学家玻特用α粒子去轰击金属铍时，发现有一种贯穿力很强的__________。2.法国物理学家约里奥·居里夫妇用玻特发现的射线去轰击石蜡，结果从石蜡中打出了________。3.1932年，英国物理学家__________研究这种中性射线，发现了____。
1.判断下列两种碰撞的类型。
(1)滑块碰撞后分开，属于_____碰撞；
(2)滑块碰撞后粘连，属于________碰撞。
2.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?
提示：不一定。只有质量相等的两个物体发生对心弹性碰撞(即一维弹性碰撞)时，系统的总动量守恒，总机械能守恒，才会交换速度，否则不会交换速度。母球与目标球碰撞时对心碰撞和非对心碰撞都有可能发生。
牛顿摆是由法国物理学家伊丹马略特最早于1676年提出的，如图甲所示，五个质量相同的钢球由等长的吊绳固定，彼此紧密排列。当摆动最左侧的球并在回摆时碰撞紧密排列的另外四个球，会出现最左侧和中间的三个钢球保持不动，仅有最右边的球被弹出，如图乙所示。请思考为什么?
新知学习(一)|碰撞的分类和理解
提示：质量相等的两个钢球发生弹性碰撞，碰后两球交换速度。
1.碰撞过程的五个特点(1)时间特点：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)动量的特点：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)位移特点：碰撞过程时间极短，在物体发生碰撞瞬间，可忽略物体的位移，认为物体在碰撞前后仍在原位置。(5)能量特点：碰撞前总动能Ek与碰撞后总动能Ek'满足Ek≥Ek'。
2.碰撞的规律(1)碰撞的种类及遵循的规律
(2)特殊的弹性碰撞——运动物体碰静止物体
[典例]　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；
[答案]　0.1 m/s　
[解析]　令v1=50 cm/s=0.5 m/s，v2=-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m1v1+m2v2=(m1+m2)v，代入数据解得v=-0.1 m/s，负号表示方向与v1的方向相反。
(2)求碰撞后损失的动能；
[答案]　0.135 J
(3)如果碰撞是弹性碰撞，求两物体碰撞后的速度大小。
[答案]　0.7 m/s　0.8 m/s
/方法技巧/ 处理碰撞问题的三点提醒
新知学习(二)|碰撞问题的合理性分析与判断
[典例]　A、B两球在水平光滑轨道上向同方向运动，已知它们的动量分别是p1=5 kg·m/s，p2=7 kg·m/s，A从后面追上B并发生碰撞，碰后B球的动量变为10 kg·m/s，则两球质量m1与m2间的关系可能是 (　 )A.m1=m2B.2m1=m2C.4m1=m2D.6m1=m2
[变式拓展]　对应[典例]的情境，若mA=1 kg，mB=2 kg，vA=6 m/s，vB=2 m/s，当A追上B并发生碰撞后，两球A、B速度的可能值是 (　 )A.vA'=5 m/s，vB'=2.5 m/sB.vA'=2 m/s，vB'=4 m/sC.vA'=-4 m/s，vB'=7 m/sD.vA'=7 m/s，vB'=1.5 m/s
2.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7 kg·m/s，B球的动量是5 kg·m/s，当A球追上B球发生碰撞，则碰撞后A、B两球的动量可能值是 (　 )A.pA'=6 kg·m/s，pB'=6 kg·m/sB.pA'=3 kg·m/s，pB'=9 kg·m/sC.pA'=-2 kg·m/s，pB'=14 kg·m/sD.pA'=-4 kg·m/s，pB'=17 kg·m/s
3.(2025·自贡阶段练习)如图所示，物体A、B放在光滑的水平面上，且两物体间有一定的间距。t=0时刻，分别给物体A、B一向右的速度，物体A、B的动量大小均为p=12 kg·m/s，经过一段时间两物体发生碰撞，已知碰后物体B的动量变为pB=16 kg·m/s，两物体的质量分别为mA、mB，则下列说法正确的是 (　 )A.物体A的动量增加4 kg·m/sB.物体A的质量可能大于物体B的质量C.若碰后两物体粘合在一起，则mA∶mB=1∶2D.若该碰撞无机械能损失，则mA∶mB=7∶5
[四层] 学习内容3·4浸润 学科素养和核心价值
1.(选自鲁科版教材“迷你实验室”)如图1所示的装置常称为“牛顿摇篮”，让这些球碰撞，可出现有趣的现象。若拉起最左端一球，由静止释放，则会把最右端一球撞出，其他球静止不动；若拉起左端两球同时释放，则会把右端两球撞出，其他球静止不动。请试着拉起更多的球同时释放，看看撞击后会有怎样的结果。
◉物理观念——牛顿摇篮
一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养
若没有“牛顿摇篮”，你还可用质量、体积都相同的多粒玻璃珠按照如图2所示的方法试一试。当将一粒玻璃珠弹向一排整齐紧挨的玻璃珠时，最外边的那颗玻璃珠会被弹出。你能解释出现这些现象的原因吗?
提示：由于球与球之间的碰撞为弹性碰撞，且各球质量相等，在碰撞过程中系统动量守恒，动能不变，所以运动的球碰静止的球后二者交换速度，相邻球迅速碰撞，不断交换速度，则速度依次向前传递，最后最右面的那个球被弹出，而其余的球均静止。
◉科学探究——沙摆2.(选自鲁科版教材课后练习)沙摆是一种用来测量子弹速度的简单装置。如图所示，将质量为M的沙箱用长为l的细绳悬挂起来，一颗质量为m的子弹水平射入沙箱(未穿出)，使沙箱发生摆动。测得沙箱最大摆角为α，求子弹射击沙箱时的速度。请陈述这样测试的原理。
◉科学态度与责任——计算中子的质量3.(选自粤教版教材课后练习)1930年，科学家用放射性物质中产生的α粒子轰击铍原子时，产生了一种看不见的、贯穿能力很强的不带电粒子，为了弄清楚这是一种什么粒子，人们用它分别去轰击氢原子和氮原子，结果从中打出了氢核和氮核，以此推算出该粒子的质量，从而确定该粒子为中子，设氢核质量为mH，打出后速度为vH，氮核质量为氢核质量的14倍，打出后速度为vN。假设中子与它们的碰撞为弹性碰撞，试推算中子的质量。
1.(2024年1月·甘肃高考适应性演练)游乐场里小明坐在一辆小车里，车前方有一静止排球，排球前面6 m处有一面墙。小华用力推了一下小车后，小车以2 m/s的速度撞向排球。排球被撞后向前运动，被墙壁反弹后再次与小车正面相撞。忽略小车、排球与地面的摩擦，碰撞均视为弹性碰撞，与小车两次碰撞期间，排球运动的路程约为 (　 )A.7 mB.8 mC.9 mD.10 m
二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值
2.如图所示，打桩机重锤的质量为m1，从桩帽上方某高处由静止开始沿竖直方向自由落下，打在质量为m2的钢筋混凝土桩子上(包括桩帽)。锤与桩发生碰撞的时间极短，碰撞后二者以相同速度一起向下运动将桩打入地下。若碰撞前锤的速度为v0，求锤与桩所组成的系统碰撞后的动能及碰撞过程中损失的动能。
1.(多选)关于非弹性碰撞，下列说法正确的是 (　 )A.非弹性碰撞中能量不守恒B.非弹性碰撞是相对弹性碰撞来说的C.非弹性碰撞的动能一定减少D.非弹性碰撞的动能可能增加
解析：在非弹性碰撞中，机械能不守恒，但能量仍是守恒的，碰撞过程中会有一部分动能转化为其他形式的能量，故动能会减少，B、C正确。
2.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，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
3.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，它们正碰后可能发生的情况是 (　 )A.甲、乙两球都沿乙球原来的运动方向运动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
解析：由p2=2mEk知，正碰前甲球的动量大于乙球的动量，所以总动量的方向应为甲球的初动量的方向，可以判断C正确，A、B、D错误。
4.(多选)如图所示，小球A的质量为mA=5 kg，动量大小为pA=4 kg·m/s，小球A水平向右运动，与静止的小球B发生弹性碰撞，碰后A的动量大小为pA'=1 kg·m/s，方向水平向右，则 (　 )A.碰后小球B的动量大小为pB=3 kg·m/sB.碰后小球B的动量大小为pB=5 kg·m/sC.小球B的质量为15 kgD.小球B的质量为3 kg
7.(2024·四川攀枝花高二联考)弹玻璃球是小孩子最爱玩的游戏之一，一次游戏中，有大小相同但质量不同的A、B两玻璃球，质量分别为mA、mB，且mA