高中物理 第十六章 动量守恒定律 4 碰撞课堂互动学案 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碰撞课堂互动三点剖析一、碰撞1.碰撞的特点：相互作用的时间极短，平均作用力很大，因此，由相互碰撞的物体组成的系统，外力通常远小于内力，可以忽略不计，系统在碰撞过程中动量守恒.2.碰撞的种类(1)弹性碰撞：满足动量守恒和动能守恒.即m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′21m1v12+21m2v22=21m1v1′2+21m2v2′2.(2)非弹性碰撞：满足动量守恒，但动能不守恒.即m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′21m1v12+21m2v22>21m1v1′2+21m2v2′2.(3)完全非弹性碰撞：两物体相碰后黏合为一个整体，这种碰撞能量损失最多.则有m1v1+m2v2=(m1+m2)v′21m1v12+21m2v22>21(m1+m2)v′23.关于“碰撞前”和“碰撞后”的含义碰撞前的动量是指即将发生碰撞那一时刻的动量，而不是指发生碰撞之前某一时刻的动量；碰撞后的动量是指碰撞刚结束那一时刻的动量，而不是指碰撞结束之后某一时刻的动量.二、子弹打击木块问题和人船模型类问题1.子弹打木块问题子弹打木块实际上是一种完全非弹性碰撞.作为一个典型，它的特点是：子弹以水平速度射向原来静止的木块，并留在木块中跟木块共同运动.下面从动量、能量和牛顿运动定律等多个角度来分析这一过程.这类问题一般会存在能量损失，所以解决此类问题时往往要求应用动量守恒，再结合动能定理、功能关系等.因此，这类问题会有一定的难度，要作好准确的分析.2.人船模型问题人和船组成的系统在整个运动过程中，都不受水平方向外力作用，而在竖直方向处于平衡状态，所以系统满足动量守恒条件，系统平均动量守恒.人船模型问题物理情景较简单，但物理过程不一定清楚.具体要求分析人在船上运动时，船会如何运动？两者位移关系如何？一定要作出物理情景示意图，找出各自对地位移，此处一定要强调位移的物理意义.0=2211vmvm或m1x1=m2x2x1+x2=定值三、多体问题对于两个以上的物体组成的物体系，由于物体较多，相互作用的情况也不尽相同，这时往往要根据作用过程的不同阶段，建立多个守恒方程.或将系统内的物体按作用的关系分成几个小系统，分别建立守恒方程，解这类问题时应注意：1(1)正确分析作用过程中各物体状态的变化情况，建立运动模型.如例4，当C滑上A后，由于摩擦力作用，将带动A和B一起运动，直至C滑上B后，A、B两木块分离，最后C相对静止在B上，与B以共同速度3m/s运动.(2)分清作用过程中的各个阶段和联系各阶段的状态量.(3)合理选取研究对象，既要符合动量守恒的条件，又要便于解题.(4)画出作用过程的示意图，将有助于理解和建立正确的方程.各个击破【例1】动量分别为5kg·m/s和6kg·m/s的小球A、B沿光滑平面上的同一条直线同向运动，A追上B并发生碰撞后,若已知碰撞后A的动量减小了2kg·m/s，而方向不变，那么A、B质量之比的可能范围是多大？思路分析：碰撞过程中系统动能不增加；碰前、碰后两个物体的位置关系(不穿越)和速度大小应保证其顺序合理.解析：A能追上B，说明碰前vA>vB,所以BAmm65；碰后A的速度不大于B的速度，BAmm83；又因为碰撞过程系统动能不会增加，BABAmmmm282326252222，由以上不等式组解得：7483BAmm.答案：7483BAmm温馨提示:明确所研究的相互作用过程，确定过程的始、末状态，即系统内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式.类题演练质量相同的两个小球在光滑水平面上沿连心线同向运动，球1的动量为7kg·m/s,球2的动量为5kg·m/s，当球1追上球2时发生碰撞，则碰撞后两球动量变化的可能值是()A.Δp1=-1kg·m/s，Δp2=1kg·m/sB.Δp1=-1kg·m/s，Δp2=4kg·m/sC.Δp1=-9kg·m/s，Δp2=9kg·m/sD.Δp1=-12kg·m/s，Δp2=10kg·m/s解析：据动量守恒可采取代入法，碰前系统动量为12kg·m/s，方向为球1的运动方向，可知A选项正确.而B、D不符合动量守恒，C虽然动量守恒，而能量增大，不符合要求.答案：A【例2】设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为d.求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离.解析：子弹和木块组成的系统动量守恒mv0=(M+m)v设平均阻力大小为Ff，设子弹、木块的位移大小分别为x1、x2，如图16-4-2所示，显然有x1-x2=d2图16-4-2对子弹用动能定理：Ff...