还剩38页未读，
继续阅读
人教版 (2019)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评课课件ppt
展开
这是一份人教版 (2019)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评课课件ppt，共46页。PPT课件主要包含了课前·基础认知，课堂·重难突破，素养·目标定位，随堂训练，知识概览，答案2，典例剖析，答案B，答案C等内容，欢迎下载使用。
目 标 素 养1.知道弹性碰撞、非弹性碰撞的特点,了解正碰(对心碰撞),形成正确的物理观念。2.会分析具体实例中的碰撞特点及类型。3.会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题,培养分析解答实际问题的能力。
一、弹性碰撞和非弹性碰撞1.弹性碰撞:如果系统在碰撞前后动能不变,这类碰撞叫作弹性碰撞。2.非弹性碰撞:如果系统在碰撞前后动能减少,这类碰撞叫作非弹性碰撞。
微判断1.发生碰撞的两个物体,动量是守恒的。( )2.发生碰撞的两个物体,机械能是守恒的。( )3.碰撞后,两个物体粘在一起,动量是守恒的,但机械能损失是最大的。( )4.在空中爆炸的炮弹由于受到重力作用,动量不守恒。( )
二、弹性碰撞的实例分析物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性正碰,则两个物体碰撞后的速度分别为1.若m1=m2,则v1'= 0 ,v2'= v1 ,即两者碰后交换速度。2.若m1≫m2,则v1'= v1 ,v2'= 2v1 。这表示碰撞后,第一个物体的速度几乎没有改变,而第二个物体以2v1的速度被撞出去。3.若m1≪m2,则v1'= -v1 ,v2'=0。这表示碰撞以后,第一个物体被弹了回去,以原来的速率向反方向运动,而第二个物体仍然静止。
微思考 一颗大理石球对心撞击一排大小相等且同等质料的球时,运动将传递给最后一个球,其余的球毫无影响。
你能解释这是为什么吗?提示:该碰撞为弹性碰撞,满足动量守恒,没有动能损失,碰后速度“交换”。
一 碰撞的种类及特点
重难归纳1.碰撞过程的四个特点。(1)时间短:在碰撞现象中,相互作用的时间很短。(2)相互作用力大:碰撞过程中,相互作用力先急剧增大,后急剧减小,平均作用力很大。(3)位移小: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仍在同一位置。(4)满足动量守恒的条件:系统的内力远远大于外力,所以即使系统所受合外力不为零,外力也可以忽略,系统的总动量守恒。
2.碰撞的种类及特点。
3.特殊的弹性碰撞——运动物体碰静止物体。
4.判断碰撞类问题是否合理的三个依据。(1)系统动量守恒,即p1+p2=p1'+p2'。(2)系统动能不增加,即Ek1+Ek2≥Ek1'+Ek2'或
(3)速度要符合情境。①如果碰前两物体同向运动,则后面物体的速度必大于前面物体的速度,即v后>v前,否则无法实现碰撞。②如果碰前两物体同向运动,则碰撞后,原来在前的物体的速度一定增大,且原来在前的物体的速度大于或等于原来在后的物体的速度。即v前'≥v后',否则碰撞没有结束。③如果碰前两物体是相向运动,则碰后,两物体的运动方向不可能都不改变,除非两物体碰撞后速度均为零。
如图所示,打台球时,质量相等的母球与目标球发生碰撞。探究1:两个球一定交换速度吗?探究2:碰撞一定是对心碰撞吗?探究3:无论发生哪种碰撞动量总守恒吗?提示:探究1:不一定。只有质量相等的两个球发生一维弹性碰撞时,系统的总动量守恒,总机械能守恒,才会交换速度。探究2: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。探究3:无论发生哪种碰撞内力远大于外力,动量总守恒。
【例1】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点有一质量为m2的小球B处于静止状态,如图所示,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Q处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇,lPQ=1.5lPO,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 。
解析:从两小球碰撞后到它们再次相遇,小球A和B的速度大小保持不变,根据它们通过的路程,可知小球B和小球A在碰撞后的速度大小之比v2∶v1=4∶1,在碰撞过程中动量守恒,碰撞前后动能相等,满足m1v0=m1v1+m2v2
规律总结处理碰撞问题的思路1.对一个给定的碰撞,首先要看动量是否守恒,其次再看总机械能是否增加。 2.一个符合实际的碰撞,除动量守恒外还要满足能量守恒,同时注意碰后的速度关系。
学以致用1.(多选)如图所示,在光滑的水平支撑面上,有A、B两个小球,A球动量为10 kg· m/s,B球动量为12 kg· m/s,A球追上B球并相碰,碰撞后,A球动量变为8 kg· m/s,方向没变,则A、B两球质量的比值可能为( )A.0.5 B.0.6 答案:BC
解析:A、B两球同向运动,A球要追上B球应满足条件vA>vB两球碰撞过程中动量守恒,且动能不会增加,碰撞结束满足条件vB'≥vA'
由碰撞过程动量守恒得pA+pB=pA'+pB'解得pB'=14 kg· m/s由碰撞过程的动能关系得
二 三类碰撞模型与爆炸
重难归纳1.三类“碰撞”模型。(1)子弹击打木块模型:如图所示,质量为m的子弹以速度v0射中放在光滑水平面上的木块B,当子弹相对于木块静止不动时,子弹射入木块的深度最大,二者速度相等。此过程系统动量守恒,动能减少,减少的动能转化为内能。
(2)连接体模型:如图所示,光滑水平面上的A物体以速度v0去撞击静止的B物体,A、B两物体相距最近时,两物体速度相等,此时弹簧最短,其压缩量最大。此过程系统的动量守恒,动能减少,减少的动能转化为弹簧的弹性势能。
(3)板块模型:如图所示,物块A以速度v0在光滑的水平面上的木板B上滑行,当A在B上滑行的距离最远时,A、B相对静止,A、B的速度相等。此过程系统的动量守恒,动能减少,减少的动能转化为内能。
2.爆炸与碰撞的对比。
如图所示,空中飞行的一枚炮弹,不计空气阻力,当此炮弹的速度恰好沿水平方向时,炮弹炸裂成A、B两块,图中未画出,其中质量较大的A块的速度方向与v0方向相同。
探究1:在炸裂过程中,A、B所受的爆炸力大小相等吗?系统动量可以认为满足动量守恒定律吗?探究2:爆炸时系统动能的变化规律与碰撞时系统动能的变化规律相同吗?
提示:探究1:爆炸力大小相等,可以认为系统动量守恒。探究2:不同。碰撞时动能要么守恒,要么有损失,而爆炸时有其他形式的能转化为系统的机械能,系统的动能要增加。
典例剖析【例2】 如图所示,位于光滑水平桌面上的小滑块P和Q都可视为质点,质量相等。Q与轻质弹簧相连。设Q静止,P以某一初速度向Q运动并与弹簧发生碰撞。在整个碰撞过程中,弹簧具有的最大弹性势能等于( )
规律总结求解碰撞问题常用的三种方法1.解析法:碰撞过程,若从动量角度看,系统的动量守恒;若从能量角度分析,系统的动能在碰撞过程中不会增加;从物理过程考虑,题述的物理情境应符合实际情况,这是用解析法处理问题应遵循的原则。
2.临界法:相互作用的两个物体在很多情况下,皆可当作碰撞处理,那么对相互作用中两个物体相距“最近”、相距“最远”这一类临界问题,求解的关键都是“速度相等”。 3.极限法:处理碰撞问题时,有时我们需要将某些未知量设出,然后根据实际情况将未知量推向极端,从而求得碰撞的速度范围。
学以致用2.冰球运动员甲的质量为80.0 kg,当他以5.0 m/s的速度向前运动时,与另一质量为100 kg、速度为3.0 m/s的迎面而来的运动员乙相撞,碰后甲恰好静止。假设碰撞时间极短,求:(1)碰后乙的速度的大小;(2)碰撞中总机械能的损失。答案:(1)1.0 m/s (2)1 400 J
解析:(1)设运动员甲、乙的质量分别为m甲、m乙,碰前速度大小分别为v甲、v乙,碰后乙的速度大小为v乙'。以运动员甲的初始运动方向为正方向,则由动量守恒定律有m甲v甲-m乙v乙=m乙v乙' ①代入数据得v乙'=1.0 m/s。 ②(2)设碰撞过程中总机械能的损失为ΔE,应有
联立②③式,代入数据得ΔE=1 400 J。
1.相向运动的A、B两辆小车相撞后,一同沿A原来的方向前进,这是由于( )A.A车的质量一定大于B车的质量B.A车的速度一定大于B车的速度C.A车的动量一定大于B车的动量D.A车的动能一定大于B车的动能答案:C解析:总动量与A车原来的动量方向相同,因此有A车的动量大于B车的动量。
2.(多选)如图所示,质量相等的A、B两个球,原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动,A球的速度是6 m/s,B球的速度是-2 m/s,一段时间后A、B两球发生了对心碰撞。对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值,某实验小组的同学们做了很多种猜测,下面的猜测结果可能实现的是( )A.vA'=-2 m/s,vB'=6 m/sB.vA'=2 m/s,vB'=2 m/sC.vA'=1 m/s,vB'=3 m/sD.vA'=-3 m/s,vB'=7 m/s答案:ABC
解析:两球碰撞前后应满足动量守恒定律及碰后两球的动能之和不大于碰前两球的动能之和。即mAvA+mBvB=mAvA'+mBvB'①,
选项D满足①式,但不满足②式,选项A、B、C都满足。
3.在光滑水平面上有两个相同的弹性小球A、B,质量都为m,B球静止,A球向B球运动,发生正碰。已知碰撞过程中机械能守恒,两球压缩最紧时弹性势能为Ep,则碰前A球的速度等于( )
4.如图所示,质量分别为m1和m2的弹性小球A、B叠放在一起,从高度为h处自由落下,且h远大于两小球半径,所有的碰撞都是弹性碰撞,且都发生在竖直方向。已知m2=3m1,则小球A反弹后能达到的高度为( ) A.hB.2hC.3hD.4h答案:D
5.如图所示,ABC是光滑的轨道,其中AB是水平的,BC为与AB相切的位于竖直平面内的半圆,半径R=0.30 m。质量m=0.20 kg的小球P静止在轨道上,另一质量mQ=0.60 kg、速度为v0=5.5 m/s的小球Q与小球P正碰。已知相碰后小球P经过半圆的最高点C落到轨道上距B点 处,重力加速度g取10 m/s2,碰撞结束时,小球P和Q的速度的大小是多少?
答案:vP=6 m/s vQ=3.5 m/s
目 标 素 养1.知道弹性碰撞、非弹性碰撞的特点,了解正碰(对心碰撞),形成正确的物理观念。2.会分析具体实例中的碰撞特点及类型。3.会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题,培养分析解答实际问题的能力。
一、弹性碰撞和非弹性碰撞1.弹性碰撞:如果系统在碰撞前后动能不变,这类碰撞叫作弹性碰撞。2.非弹性碰撞:如果系统在碰撞前后动能减少,这类碰撞叫作非弹性碰撞。
微判断1.发生碰撞的两个物体,动量是守恒的。( )2.发生碰撞的两个物体,机械能是守恒的。( )3.碰撞后,两个物体粘在一起,动量是守恒的,但机械能损失是最大的。( )4.在空中爆炸的炮弹由于受到重力作用,动量不守恒。( )
二、弹性碰撞的实例分析物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性正碰,则两个物体碰撞后的速度分别为1.若m1=m2,则v1'= 0 ,v2'= v1 ,即两者碰后交换速度。2.若m1≫m2,则v1'= v1 ,v2'= 2v1 。这表示碰撞后,第一个物体的速度几乎没有改变,而第二个物体以2v1的速度被撞出去。3.若m1≪m2,则v1'= -v1 ,v2'=0。这表示碰撞以后,第一个物体被弹了回去,以原来的速率向反方向运动,而第二个物体仍然静止。
微思考 一颗大理石球对心撞击一排大小相等且同等质料的球时,运动将传递给最后一个球,其余的球毫无影响。
你能解释这是为什么吗?提示:该碰撞为弹性碰撞,满足动量守恒,没有动能损失,碰后速度“交换”。
一 碰撞的种类及特点
重难归纳1.碰撞过程的四个特点。(1)时间短:在碰撞现象中,相互作用的时间很短。(2)相互作用力大:碰撞过程中,相互作用力先急剧增大,后急剧减小,平均作用力很大。(3)位移小: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仍在同一位置。(4)满足动量守恒的条件:系统的内力远远大于外力,所以即使系统所受合外力不为零,外力也可以忽略,系统的总动量守恒。
2.碰撞的种类及特点。
3.特殊的弹性碰撞——运动物体碰静止物体。
4.判断碰撞类问题是否合理的三个依据。(1)系统动量守恒,即p1+p2=p1'+p2'。(2)系统动能不增加,即Ek1+Ek2≥Ek1'+Ek2'或
(3)速度要符合情境。①如果碰前两物体同向运动,则后面物体的速度必大于前面物体的速度,即v后>v前,否则无法实现碰撞。②如果碰前两物体同向运动,则碰撞后,原来在前的物体的速度一定增大,且原来在前的物体的速度大于或等于原来在后的物体的速度。即v前'≥v后',否则碰撞没有结束。③如果碰前两物体是相向运动,则碰后,两物体的运动方向不可能都不改变,除非两物体碰撞后速度均为零。
如图所示,打台球时,质量相等的母球与目标球发生碰撞。探究1:两个球一定交换速度吗?探究2:碰撞一定是对心碰撞吗?探究3:无论发生哪种碰撞动量总守恒吗?提示:探究1:不一定。只有质量相等的两个球发生一维弹性碰撞时,系统的总动量守恒,总机械能守恒,才会交换速度。探究2: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。探究3:无论发生哪种碰撞内力远大于外力,动量总守恒。
【例1】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点有一质量为m2的小球B处于静止状态,如图所示,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Q处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇,lPQ=1.5lPO,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 。
解析:从两小球碰撞后到它们再次相遇,小球A和B的速度大小保持不变,根据它们通过的路程,可知小球B和小球A在碰撞后的速度大小之比v2∶v1=4∶1,在碰撞过程中动量守恒,碰撞前后动能相等,满足m1v0=m1v1+m2v2
规律总结处理碰撞问题的思路1.对一个给定的碰撞,首先要看动量是否守恒,其次再看总机械能是否增加。 2.一个符合实际的碰撞,除动量守恒外还要满足能量守恒,同时注意碰后的速度关系。
学以致用1.(多选)如图所示,在光滑的水平支撑面上,有A、B两个小球,A球动量为10 kg· m/s,B球动量为12 kg· m/s,A球追上B球并相碰,碰撞后,A球动量变为8 kg· m/s,方向没变,则A、B两球质量的比值可能为( )A.0.5 B.0.6 答案:BC
解析:A、B两球同向运动,A球要追上B球应满足条件vA>vB两球碰撞过程中动量守恒,且动能不会增加,碰撞结束满足条件vB'≥vA'
由碰撞过程动量守恒得pA+pB=pA'+pB'解得pB'=14 kg· m/s由碰撞过程的动能关系得
二 三类碰撞模型与爆炸
重难归纳1.三类“碰撞”模型。(1)子弹击打木块模型:如图所示,质量为m的子弹以速度v0射中放在光滑水平面上的木块B,当子弹相对于木块静止不动时,子弹射入木块的深度最大,二者速度相等。此过程系统动量守恒,动能减少,减少的动能转化为内能。
(2)连接体模型:如图所示,光滑水平面上的A物体以速度v0去撞击静止的B物体,A、B两物体相距最近时,两物体速度相等,此时弹簧最短,其压缩量最大。此过程系统的动量守恒,动能减少,减少的动能转化为弹簧的弹性势能。
(3)板块模型:如图所示,物块A以速度v0在光滑的水平面上的木板B上滑行,当A在B上滑行的距离最远时,A、B相对静止,A、B的速度相等。此过程系统的动量守恒,动能减少,减少的动能转化为内能。
2.爆炸与碰撞的对比。
如图所示,空中飞行的一枚炮弹,不计空气阻力,当此炮弹的速度恰好沿水平方向时,炮弹炸裂成A、B两块,图中未画出,其中质量较大的A块的速度方向与v0方向相同。
探究1:在炸裂过程中,A、B所受的爆炸力大小相等吗?系统动量可以认为满足动量守恒定律吗?探究2:爆炸时系统动能的变化规律与碰撞时系统动能的变化规律相同吗?
提示:探究1:爆炸力大小相等,可以认为系统动量守恒。探究2:不同。碰撞时动能要么守恒,要么有损失,而爆炸时有其他形式的能转化为系统的机械能,系统的动能要增加。
典例剖析【例2】 如图所示,位于光滑水平桌面上的小滑块P和Q都可视为质点,质量相等。Q与轻质弹簧相连。设Q静止,P以某一初速度向Q运动并与弹簧发生碰撞。在整个碰撞过程中,弹簧具有的最大弹性势能等于( )
规律总结求解碰撞问题常用的三种方法1.解析法:碰撞过程,若从动量角度看,系统的动量守恒;若从能量角度分析,系统的动能在碰撞过程中不会增加;从物理过程考虑,题述的物理情境应符合实际情况,这是用解析法处理问题应遵循的原则。
2.临界法:相互作用的两个物体在很多情况下,皆可当作碰撞处理,那么对相互作用中两个物体相距“最近”、相距“最远”这一类临界问题,求解的关键都是“速度相等”。 3.极限法:处理碰撞问题时,有时我们需要将某些未知量设出,然后根据实际情况将未知量推向极端,从而求得碰撞的速度范围。
学以致用2.冰球运动员甲的质量为80.0 kg,当他以5.0 m/s的速度向前运动时,与另一质量为100 kg、速度为3.0 m/s的迎面而来的运动员乙相撞,碰后甲恰好静止。假设碰撞时间极短,求:(1)碰后乙的速度的大小;(2)碰撞中总机械能的损失。答案:(1)1.0 m/s (2)1 400 J
解析:(1)设运动员甲、乙的质量分别为m甲、m乙,碰前速度大小分别为v甲、v乙,碰后乙的速度大小为v乙'。以运动员甲的初始运动方向为正方向,则由动量守恒定律有m甲v甲-m乙v乙=m乙v乙' ①代入数据得v乙'=1.0 m/s。 ②(2)设碰撞过程中总机械能的损失为ΔE,应有
联立②③式,代入数据得ΔE=1 400 J。
1.相向运动的A、B两辆小车相撞后,一同沿A原来的方向前进,这是由于( )A.A车的质量一定大于B车的质量B.A车的速度一定大于B车的速度C.A车的动量一定大于B车的动量D.A车的动能一定大于B车的动能答案:C解析:总动量与A车原来的动量方向相同,因此有A车的动量大于B车的动量。
2.(多选)如图所示,质量相等的A、B两个球,原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动,A球的速度是6 m/s,B球的速度是-2 m/s,一段时间后A、B两球发生了对心碰撞。对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值,某实验小组的同学们做了很多种猜测,下面的猜测结果可能实现的是( )A.vA'=-2 m/s,vB'=6 m/sB.vA'=2 m/s,vB'=2 m/sC.vA'=1 m/s,vB'=3 m/sD.vA'=-3 m/s,vB'=7 m/s答案:ABC
解析:两球碰撞前后应满足动量守恒定律及碰后两球的动能之和不大于碰前两球的动能之和。即mAvA+mBvB=mAvA'+mBvB'①,
选项D满足①式,但不满足②式,选项A、B、C都满足。
3.在光滑水平面上有两个相同的弹性小球A、B,质量都为m,B球静止,A球向B球运动,发生正碰。已知碰撞过程中机械能守恒,两球压缩最紧时弹性势能为Ep,则碰前A球的速度等于( )
4.如图所示,质量分别为m1和m2的弹性小球A、B叠放在一起,从高度为h处自由落下,且h远大于两小球半径,所有的碰撞都是弹性碰撞,且都发生在竖直方向。已知m2=3m1,则小球A反弹后能达到的高度为( ) A.hB.2hC.3hD.4h答案:D
5.如图所示,ABC是光滑的轨道,其中AB是水平的,BC为与AB相切的位于竖直平面内的半圆,半径R=0.30 m。质量m=0.20 kg的小球P静止在轨道上,另一质量mQ=0.60 kg、速度为v0=5.5 m/s的小球Q与小球P正碰。已知相碰后小球P经过半圆的最高点C落到轨道上距B点 处,重力加速度g取10 m/s2,碰撞结束时,小球P和Q的速度的大小是多少?
答案:vP=6 m/s vQ=3.5 m/s
相关课件
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 反冲现象 火箭背景图课件ppt： 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册<a href="/wl/tb_c163176_t3/?tag_id=26" target="_blank">6 反冲现象 火箭背景图课件ppt</a>，共51页。PPT课件主要包含了课前·基础认知，课堂·重难突破，素养·目标定位，随堂训练，知识概览，一反冲运动的理解，二火箭原理，答案D，三人船模型，答案B等内容，欢迎下载使用。
人教版 (2019)4 实验：验证动量守恒定律课文内容课件ppt： 这是一份人教版 (2019)<a href="/wl/tb_c163172_t3/?tag_id=26" target="_blank">4 实验：验证动量守恒定律课文内容课件ppt</a>，共44页。PPT课件主要包含了实验热点•探究突破，随堂训练，实验探究•方案梳理，答案0071等内容，欢迎下载使用。
物理选择性必修 第一册3 动量守恒定律说课课件ppt： 这是一份物理选择性必修 第一册<a href="/wl/tb_c163170_t3/?tag_id=26" target="_blank">3 动量守恒定律说课课件ppt</a>，共45页。PPT课件主要包含了课前·基础认知，课堂·重难突破，素养·目标定位，随堂训练，知识概览，答案ACD，答案B等内容，欢迎下载使用。
