高中物理 第十六章 动量守恒定律 4 碰撞名师导航学案 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碰撞名师导航知识梳理1.物体间碰撞形式多种多样，在碰撞中速度沿连心线方向称为_____________，两小球碰撞前的速度不在连心线上称为______________.2.碰撞是两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产生的_____________的相互作用，碰撞的主要特点是：______________________、___________________________、作用力峰值大等.3.碰撞根据碰撞过程中的能量变化情况可以分为完全弹性碰撞、_____________碰撞，完全非弹性碰撞.疑难突破如何区别弹性碰撞与非弹性碰撞？剖析：（1）弹性碰撞：满足m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′动量守恒（矢量式）（Ⅰ）（对心正碰）Ek1+Ek2=Ek1′+Ek2′（Ⅱ）由机械能（动能）守恒得：v1′=21221212)(mmvmvmmv2′=21112122)(mmvmvmm说明：①以上v1′、v2′两式都是矢量式，使用时注意各量的符号.②讨论：当m1=m2时，v1′=v2v2′=v1当m1=m2且v2=0时，v1′=0v2′=v1当m1m2且v2=0时，v1′≈v1v2′≈2v1当m1m2且v2=0时，v1′≈-v1v2′≈0③v1′和v2′不具备公式的品格，此两式不能在解题中直接作公式应用，应先写出两式（Ⅰ）（Ⅱ），然后得出两式再应用.（2）完全非弹性碰撞：满足m1v1+m2v2=(m1+m2)v，动量守恒（矢量式）；系统机械能损失最多.（3）非完全弹性碰撞：满足m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′动量守恒（矢量式）；系统机械能有损失.问题探究问题：通过实验验证在碰撞过程中动量是否守恒？探究：实验指导：①实验器材：斜槽；大小相等、质量不等的两个小球；白纸；复写纸；刻度尺；天平；游标卡尺；圆规；重垂线.②实验原理：实验装置如图16-4-1所示，质量较大的入射小球从斜槽上滚下来，跟放在斜槽末端水平处质量较小的被碰小球发生碰撞后，两球都做平抛运动，由于两球下落的高度相同，所以它们在空中飞行的时间相等，如果用小球的飞行时间作为时间单位，它们飞出的水平距离在数值上，就等于它们的水平速度.因此只要分别测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时，入射小球在空中飞出的距离s1,以及入射小球和被碰小球碰撞后在空中飞行的距离s1′和s2′，若在实验误差允许的范围内得到m1s1=m1s1′+m2s2′，就验证了两球碰撞前后总动量守恒.1图16-4-1实验步骤：①按图所示组装仪器，把入射小球放在斜槽上某一高度，由静止释放.②把被碰小球放在斜槽末端水平处.③再次把入射小球放在斜槽同一高度处由静止释放.④记录数据.结论：分析数据可以得出在碰撞过程中的系统动量守恒.典题精讲【例1】半径相等的两个小球甲和乙，在光滑的水平面上沿同一直线相向运动，若甲球的质量大于乙球的质量，碰撞前两球的动能相等，则碰撞后两球的运动状态可能是（）A.甲球的速度为零而乙球的速度不为零B.乙球的速度为零而甲球的速度不为零C.两球的速度均不为零D.两球的速度方向均与原来方向相反，两球的动能仍相等思路解析：为方便，将碰撞前甲、乙两球的运动情况用图16-4-2表示，因碰撞前系统的动量方向水平向右.而碰撞过程总动量应守恒.图16-4-2当v甲′=0时，乙球的速度v乙′方向一定水平向右，选项A对.由于碰撞后两球不可能互相穿透.若v乙′=0，则甲只能沿水平方向向左运动，则碰撞后系统的动量方向水平向左，这与碰撞前动量方向水平向右矛盾.选项B错.若碰后两球的速度v甲′≠0，v乙′≠0，且方向均向右，当满足v乙>v甲时系统的总动量仍水平向右，选项C对.若碰后两球的动能仍相等，则p甲′>p乙′，又因两球的速度方向均与原来相反，则碰后系统的总动量方向水平向左，与题设相矛盾，故选项D错.答案：AC【例2】人和冰车的总质量为M，另一木球，质量为m，M∶m=31∶2，人坐在静止于水平面的冰车上，以速度v（相对于地面）将原来静止的木球沿水面推向正前方的固定挡板，不计一切摩擦阻力.设小球与挡板碰撞以后的能量不损失，人接住球后，再以同样的速度v（相对于地面）将球推向挡板，求人推球多少次后，不能再接住球.思路解析：本题考查动量守恒定律及有重复过程的复杂过程分析.由于人每次都以速度v将球推出，球被挡板弹回的速度也是v，所以得出人不能再接到球的条件是人和冰车的速度vn>v.由于人和球系统的动量是守恒的，人接到速度为v的球，再以v推出；此过程中人的动...