高中物理 第十六章 动量守恒定律 4 碰撞学案 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

4碰撞一、常见碰撞的类型1．从能量上分类(1)弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒．(2)非弹性碰撞：碰撞过程中机械能不守恒．(3)完全非弹性碰撞：碰撞后合为一体或碰后具有共同的速度，这种碰撞动能损失最大．2．从动量方向上分类(1)正碰(对心碰撞)：碰撞前后物体的动量在同一直线上．(2)斜碰(非对心碰撞)：碰撞前后物体的动量不在同一直线上．碰撞是我们日常生活中经常见到的，台球桌上台球的碰撞(图甲)，打乒乓球时乒乓球与球拍的碰撞(图乙)，因为司机饮酒而造成汽车的碰撞(图丙)等，这些碰撞有哪些共同特点？又有哪些不同？提示：这些碰撞的共同特点均是作用时间极短，不同特点是能量损失不同．二、弹性碰撞的处理1．弹性碰撞特例(1)两质量分别为m1、m2的小球发生弹性正碰，v1≠0，v2＝0，则碰后两球速度分别为v1′＝v1，v2′＝v1.(2)若m1＝m2的两球发生弹性正碰，v1≠0，v2＝0，则v1′＝0，v2′＝v1，即二者碰后交换速度．(3)若m1≪m2，v1≠0，v2＝0，则二者弹性正碰后，v1′＝－v1，v2′＝0.表明m1被反向以原速率弹回，而m2仍静止．(4)若m1≫m2，v1≠0，v2＝0，则二者弹性正碰后，v1′＝v1，v2′＝2v1.表明m1的速度不变，m2以2v1的速度被撞出去．注：(3)(4)中，v1′，v2′为近似取值，碰撞过程能量守恒．2．散射(1)定义：微观粒子碰撞，微观粒子相互接近时并不发生直接接触而发生的碰撞．(2)散射方向，由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小，所以多数粒子碰撞后飞向四面八方．如图所示，光滑水平面上并排静止着小球2、3、4，小球1以速度v0射来，已知四个小球完全相同，小球间发生弹性碰撞，则碰撞后各小球的运动情况如何？提示：小球1与小球2碰撞后交换速度，小球2与3碰撞后交换速度，小球3与小球4碰撞后交换速度，最终小球1、2、3静止，小球4以速度v0运动．考点一碰撞问题的三个解题依据1．动量守恒p1＋p2＝p1′＋p2′.2．动能不增加Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′或＋≥＋.3．速度要符合情境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．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．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．【例1】A、B两球在水平光滑直轨道上同向运动，已知它们的动量分别是pA＝5kg·m/s，pB＝7kg·m/s.A从后面追上B并发生碰撞，碰后B的动量pB′＝10kg·m/s，试判断：(1)两球质量的关系；(2)若已知mB＝mA，则该碰撞过程是否为弹性碰撞？分析求解时考虑以下两个方面的问题：一是碰撞的特点和规律，二是碰撞的合理性．【答案】(1)mA≤mB≤5mA(2)弹性碰撞【解析】(1)由碰撞中动量守恒可求得pA′＝2kg·m/s，要使A追上B，则必有：vA>vB，即>，得mB>1.4mA.碰后pA′、pB′均大于0，表示同向运动，则应有：vB′≥vA′.即≤，则mB≤5mA.碰撞过程中，动能不增加，则有：＋≥＋，推得：mB≥mA.综合上面可知：mA≤mB≤5mA.(2)若mA＝m，则mB＝m，碰前总动能Ek＝＋＝J.碰后总动能Ek′＝＋＝J.所以Ek＝Ek′.故该碰撞过程是完全弹性碰撞．总结提能动量守恒定律是分析、求解碰撞问题的重要规律，但并非唯一规律，有时要结合速度及能量的合理性考虑碰撞中的实际情况．(多选)在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞，下列现象可能的是(AD)A．若两球质量相等，碰后以某一相等速率互相分开B．若两球质量相等，碰后以某一相等速率同向而行C．若两球质量不等，碰后以某一相等速率互相分开D．若两球质量不等，碰后以某一相等速率同向而行解析：选项A，碰撞前两球总动量为零，碰撞后总动量也为零，动量守恒，所以选项A是可能的．选项B，若碰撞后两球以某一相等速率同向而行，则两球的总动量不为零，而碰撞前总动量为零，所以选项B不可能．选项C，碰撞前、后系统的总动量的方向不同，所以动量不守恒，选项C不可能．选项D，碰撞前总动量不为零，碰撞后总动量也不为零，方向可能相同，所以选项D是可能的．考点二碰撞的常见模型相互作用的两个物体在很多情况下都可当做...