高中物理第十六章动量守恒定律第四节碰撞课件新人教版选修3-.ppt

第十六章动量守恒定律动量守恒定律第四节碰撞第四节碰撞【素养目标定位素养目标定位】了解什么是了解什么是弹弹性碰撞和非性碰撞和非弹弹性碰撞性碰撞知道什么是知道什么是对对心碰撞和非心碰撞和非对对心碰撞及散射心碰撞及散射现现象象会运用会运用动动量守恒定律分析、解决碰撞等相互作用的量守恒定律分析、解决碰撞等相互作用的问题问题【素养思维脉络素养思维脉络】课前预习反馈课前预习反馈弹性碰撞和非弹性碰撞弹性碰撞和非弹性碰撞1弹性碰撞弹性碰撞如果碰撞过程中如果碰撞过程中_守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。2非弹性碰撞非弹性碰撞(1)非非弹弹性性碰碰撞撞：如如果果碰碰撞撞过过程程中中_不不守守恒恒，这这样样的的碰碰撞撞叫叫做做非非弹弹性碰撞。性碰撞。(2)完完全全非非弹弹性性碰碰撞撞：是是非非弹弹性性碰碰撞撞的的特特例例，这这种种碰碰撞撞的的特特点点是是碰碰后后_ _(或碰后具有共同的速度或碰后具有共同的速度)，其动能损失，其动能损失_。机械能机械能知识点知识点 1机械能机械能粘在粘在一起一起最大最大对心碰撞与非对心碰撞对心碰撞与非对心碰撞1对心碰撞对心碰撞(正碰正碰)一一个个运运动动的的球球与与一一个个静静止止的的球球碰碰撞撞，碰碰撞撞之之前前球球的的运运动动速速度度与与_的连线在同一条直线上，碰撞之后两球的速度仍会沿着的连线在同一条直线上，碰撞之后两球的速度仍会沿着_。2非对心碰撞非对心碰撞一一个个运运动动的的球球与与一一个个静静止止的的球球碰碰撞撞，碰碰撞撞之之前前球球的的运运动动速速度度与与_的的连连线线不不在在同同一一条条直直线线上上，碰碰撞撞之之后后两两球球的的速速度度都都会会_原原来来两两球球心心的的连连线。线。两球心两球心知识点知识点 2这条直线这条直线两球心两球心偏离偏离散射散射1定义定义微微观观粒粒子子碰碰撞撞时时，微微观观粒粒子子相相互互接接近近时时并并不不像像宏宏观观物物体体那那样样_而发生的碰撞。而发生的碰撞。2散射方向散射方向由由于于粒粒子子与与物物质质微微粒粒发发生生对对心心碰碰撞撞的的概概率率_，所所以以多多数数粒粒子子碰碰撞撞后后飞向四面八方。飞向四面八方。相互接触相互接触知识点知识点 3很小很小判一判判一判(1)两物体间发生瞬间碰撞，动量一定守恒，动能可能不守恒。两物体间发生瞬间碰撞，动量一定守恒，动能可能不守恒。()(2)两物体间发生碰撞，动量和动能都守恒。两物体间发生碰撞，动量和动能都守恒。()(3)两物体发生斜碰时，动量不守恒。两物体发生斜碰时，动量不守恒。()(4)微微观观粒粒子子的的散散射射现现象象的的发发生生是是因因为为粒粒子子与与物物质质微微粒粒发发生生了了对对心心碰碰撞撞。()(5)碰碰撞撞后后，两两个个物物体体粘粘在在一一起起，动动量量是是守守恒恒的的，但但机机械械能能损损失失是是最最大大的的。()思考辨析思考辨析选一选选一选质质量量为为ma1 kg，mb2 kg的的小小球球在在光光滑滑的的水水平平面面上上发发生生碰碰撞撞，碰碰撞撞前前后后两两球的位移球的位移时间图像如图所示，则可知碰撞属于时间图像如图所示，则可知碰撞属于()A弹性碰撞弹性碰撞B非弹性碰撞非弹性碰撞C完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞D条件不足，不能确定条件不足，不能确定A想一想想一想五五个个完完全全相相同同的的金金属属球球沿沿直直线线排排列列并并彼彼此此邻邻接接，把把最最左左端端的的小小球球拉拉高高释释放放，撞撞击击后后发发现现最最右右端端的的小小球球摆摆高高，而而其其余余四四球球不动，你知道这是为什么吗？不动，你知道这是为什么吗？答答案案：由由于于小小球球发发生生了了弹弹性性碰碰撞撞，碰碰撞撞中中的的动动量量和和动动能能都都守恒，发生了速度、动能的守恒，发生了速度、动能的“传递传递”。课内互动探究课内互动探究碰撞的特点和分类碰撞的特点和分类如如图图所所示示，取取一一只只乒乒乓乓球球，在在球球上上挖挖一一个个圆圆孔孔，向向球球内内填填进进一一些些橡橡皮皮泥泥或或碎碎泡泡沫沫塑塑料料，放放在在桌桌子子的的边边缘缘处处，将将玩玩具具枪枪平平放放在在桌桌面面上上，瞄瞄准准球球的的圆圆孔孔，扣扣动动扳扳机机，让让子子弹弹射射入入孔孔中中，与与乒乒乓乓球球一一同同水水平平抛抛出出。只只需需测测出出球球的的质质量量M、子子弹弹的的质质量量m、桌桌面面的的高高度度h和和乒乒乓乓球球落落地地点点离离桌桌子子边边缘缘的的水水平平距距离离s，就就可可估估算算出出玩具枪子弹的射出速度玩具枪子弹的射出速度v。你能推导出计算。你能推导出计算v的表达式吗？试着做一下这个实验。的表达式吗？试着做一下这个实验。探究探究 一一 思考讨论思考讨论 1答案：答案：能能1碰撞的种类及特点碰撞的种类及特点归纳总结归纳总结分分类标类标准准种种类类特点特点能量是能量是否守恒否守恒弹弹性碰撞性碰撞动动量守恒，机械能守恒量守恒，机械能守恒非非弹弹性碰撞性碰撞动动量守恒，机械能有量守恒，机械能有损损失失完全非完全非弹弹性碰撞性碰撞动动量守恒，机械能量守恒，机械能损损失最大失最大碰撞前后碰撞前后动动量量是否共是否共线线对对心碰撞心碰撞(正碰正碰)碰撞前后速度共碰撞前后速度共线线非非对对心碰撞心碰撞(斜碰斜碰)碰撞前后速度不共碰撞前后速度不共线线2.碰撞和爆炸的比较碰撞和爆炸的比较名称名称比比较项较项目目爆炸爆炸碰撞碰撞相相同同点点过过程程特点特点都都是是物物体体间间的的相相互互作作用用突突然然发发生生，相相互互作作用用的的力力为为变变力力，作作用用时时间间很很短短，平平均均作作用用力力很很大大，且且远远大大于于系系统统所所受受的的外外力力，所以可以所以可以认为认为碰撞、爆炸碰撞、爆炸过过程中系程中系统统的的总动总动量守恒。量守恒。能量情况能量情况都都满满足能量守恒，足能量守恒，总总能量保持不能量保持不变变不不同同点点动动能、机械能、机械能情况能情况有有其其他他形形式式的的能能转转化化为为动动能能，动动能能会会增增加加，机机械能不守恒。械能不守恒。弹弹性性碰碰撞撞时时动动能能不不变变，非非弹弹性性碰碰撞撞时时动动能能要要损损失失，动动能能转转化化为为内内能，能，动动能减少，机械能不守恒。能减少，机械能不守恒。(1)当当遇遇到到两两物物体体发发生生碰碰撞撞的的问问题题，不不管管碰碰撞撞环环境境如如何何，要要首首先先想想到到利利用用动动量守恒定律。量守恒定律。(2)对对心心碰碰撞撞是是同同一一直直线线上上的的运运动动过过程程，只只在在一一个个方方向向上上列列动动量量守守恒恒方方程程即即可，此时应注意速度正、负号的选取。可，此时应注意速度正、负号的选取。特别提醒特别提醒2019年年3月月16日日，世世界界女女子子冰冰壶壶锦锦标标赛赛在在丹丹麦麦锡锡尔尔克克堡堡举举行行，中中国国队队9 3轻轻取取平平昌昌冬冬奥奥会会冠冠军军瑞瑞典典队队，取取得得开开门门红红。图图为为比比赛赛中中中中国国运运动动员员在在最最后后一一投投中中，将将质质量量为为19 kg的的冰冰壶壶抛抛出出，运运动动一一段段时时间间后后以以0.4 m/s的的速速度度正正碰碰静静止止的的瑞瑞典典冰冰壶壶，然然后后中中国国队队冰冰壶壶以以0.1 m/s的的速速度度继继续续向向前前滑滑向向大大本本营营中中心心。若若两冰壶质量相等。求：两冰壶质量相等。求：(1)瑞典队冰壶获得的速度。瑞典队冰壶获得的速度。(2)试判断两冰壶之间的碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞。试判断两冰壶之间的碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞。典例典例 1典例剖析典例剖析解析：解析：(1)由动量守恒定律知由动量守恒定律知mv1mv2mv3将将v10.4 m/s，v20.1 m/s代入上式得：代入上式得：v30.3 m/s。答案：答案：(1)0.3 m/s(2)非弹性碰撞非弹性碰撞对点训练对点训练B分析碰撞问题的分析碰撞问题的“三个原则三个原则”下下图图是是马马尔尔西西发发表表的的著著作作中中的的一一幅幅插插图图，一一颗颗大大理理石石球球对对心心撞撞击击一一排排大大小小相等且同等质料的小球时，运动将传递给最后一个小球，其余的小球毫无影响。相等且同等质料的小球时，运动将传递给最后一个小球，其余的小球毫无影响。探究探究 二二 思考讨论思考讨论 2你能解你能解释这释这是是为为什么什么吗吗？提示：提示：该该碰撞碰撞为弹为弹性碰撞。性碰撞。满满足足动动量守恒、量守恒、动动能守恒，碰后速度能守恒，碰后速度“交交换换”。归纳总结归纳总结3速度要符合情景速度要符合情景如如果果碰碰前前两两物物体体同同向向运运动动，则则后后面面物物体体的的速速度度大大于于前前面面物物体体的的速速度度，即即v后后v前前，否否则则无无法法实实现现碰碰撞撞。碰碰撞撞后后，原原来来在在前前的的物物体体的的速速度度一一定定增增大大，且且原原来来在在前前的的物物体体的的速速度度大大于于或或等等于于原原来来在在后后的的物物体体的的速速度度，即即v前前v后后，否否则则碰碰撞撞没没有有结结束束，如如果果碰碰前前两两物物体体是是相相向向运运动动，则则碰碰后后，两两物物体体的的运运动动方方向向不不可可能能都都不不改改变，除非两物体碰撞后速度均为零。变，除非两物体碰撞后速度均为零。质质量量相相等等的的A、B两两球球在在光光滑滑水水平平面面上上均均向向右右沿沿同同一一直直线线运运动动，A球球的的动动量量为为pA9 kgm/s，B球球的的动动量量为为pB3 kgm/s，当当A球球追追上上B球球时时发发生生碰碰撞撞，则碰后则碰后A、B两球的动量可能是两球的动量可能是()ApA6 kgm/s，pB6 kgm/sBpA8 kgm/s，pB4 kgm/sCpA2 kgm/s，pB14 kgm/sDpA4 kgm/s，pB17 kgm/s解解题题指指导导：依依据据分分析析碰碰撞撞问问题题的的“三三个个原原则则”排排除除不不符符合合“三三个个原原则则”的的选项。选项。A典例典例 2典例剖析典例剖析2如如图图所所示示，在在光光滑滑的的水水平平面面上上有有一一质质量量为为0.2 kg的的小小球球以以5.0 m/s的的速速度度向向前前运运动动，与与质质量量为为3.0 kg的的静静止止木木块块发发生生碰碰撞撞，假假设设碰碰撞撞后后木木块块的的速速度度是是v木木1 m/s，则，则()Av木木1 m/s这一假设是合理的，碰撞后球的速度为这一假设是合理的，碰撞后球的速度为v球球10 m/sBv木木1 m/s这一假设是不合理的，因而这种情况不可能发生这一假设是不合理的，因而这种情况不可能发生Cv木木1 m/s这一假设是合理的，碰撞后小球被弹回来这一假设是合理的，碰撞后小球被弹回来Dv木木1 m/s这这一一假假设设是是可可能能发发生生的的，但但由由于于题题给给条条件件不不足足，v球球的的大大小小不不能确定能确定B对点训练对点训练解解析析：假假设设这这一一过过程程可可以以实实现现，根根据据动动量量守守恒恒定定律律得得m1vm1v1m2v木木，代入数据解得代入数据解得v110 m/s，这一过程不可能发生，因为碰撞后的机械能增加了。，这一过程不可能发生，因为碰撞后的机械能增加了。核心素养提升核心素养提升弹性碰撞的一动一静模型弹性碰撞的一动一静模型A球碰撞原来静止的球碰撞原来静止的B球球如如图图所所示示，B、C、D、E、F,5个个小小球球并并排排放放置置在在光光滑滑的的水水平平面面上上，B、C、D、E,4个个球球质质量量相相等等，而而F球球质质量量小小于于B球球质质量量，A球球的的质质量量等等于于F球球质质量量。A球以速度球以速度v0向向B球运动，所发生的碰撞均为弹性碰撞，则碰撞之后球运动，所发生的碰撞均为弹性碰撞，则碰撞之后()A5个小球静止，个小球静止，1个小球运动个小球运动B4个小球静止，个小球静止，2个小球运动个小球运动C3个小球静止，个小球静止，3个小球运动个小球运动D6个小球都运动个小球都运动案案 例例C解解析析：A球球与与B球球相相碰碰时时，由由于于A质质量量小小于于B，A弹弹回回，B获获得得速速度度与与C碰碰撞撞，由由于于发发生生的的碰碰撞撞为为弹弹性性碰碰撞撞且且质质量量相相等等，B静静止止，C获获得得速速度度，同同理理，C和和D的的碰碰撞撞，D与与E的的碰碰撞撞都都是是如如此此，E获获得得速速度度后后与与F的的碰碰撞撞过过程程中中，由由于于E的的质质量量大大于于F，所所以以E、F碰碰后后都都向向右右运运动动。所所以以碰碰撞撞之之后后，A、E、F三三球球运运动动，B、C、D三三球球静止。静止。谢谢观赏勤能补拙，学有成就！2024/4/9 周二35