2018版高中物理第一章碰撞与动量守恒1.5动量守恒定律的应用1几个碰撞问题的定量分析导学案教科版选修3-5.doc
《2018版高中物理第一章碰撞与动量守恒1.5动量守恒定律的应用1几个碰撞问题的定量分析导学案教科版选修3-5.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2018版高中物理第一章碰撞与动量守恒1.5动量守恒定律的应用1几个碰撞问题的定量分析导学案教科版选修3-5.doc(13页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、5动量守恒定律的应用(一)几个碰撞问题的定量分析目标定位1.进一步理解弹性碰撞和非弹性碰撞,会用动量和能量的观点综合分析解决一维碰撞问题.2.了解动量守恒定律在研究粒子物理中的重要作用.一、碰撞的特点1经历的时间很短;2相互作用力很大,物体速度变化明显二、碰撞的分类1弹性碰撞:碰撞过程中两物体的总动量守恒、总动能守恒满足:m1v1m2v2m1v1m2v2.m1vm2vm1v12m2v22.2非弹性碰撞:碰撞过程中两物体的总动量守恒,总动能减少满足:m1v1m2v2m1v1m2v2.m1vm2vm1v12m2v22.3完全非弹性碰撞:碰后两物体粘在一起,碰撞过程中两物体的总动量守恒,动能损失最大
2、预习完成后,请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3一、对碰撞问题的理解1碰撞(1)碰撞时间非常短,可以忽略不计(2)碰撞过程中内力往往远大于外力,系统所受外力可以忽略不计,所以系统的动量守恒2三种碰撞类型(1)弹性碰撞动量守恒:m1v1m2v2m1v1m2v2机械能守恒:m1vm2vm1v12m2v22当v20时,有v1v1,v2v1推论:质量相等,大小、材料完全相同的弹性小球发生弹性碰撞,碰后交换速度即v10,v2v1(2)非弹性碰撞动量守恒:m1v1m2v2m1v1m2v2机械能减少,损失的机械能转化为内能|Ek|Ek初Ek末Q(3)完全非弹性碰撞动量守恒:m1v1m2v2(
3、m1m2)v共碰撞中机械能损失最多|Ek|m1vm2v(m1m2)v【例1】质量分别为300 g和200 g的两个物体在无摩擦的水平面上相向运动,速度分别为50 cm/s和100 cm/s.(1)如果两物体碰撞并粘合在一起,求它们共同的速度大小;(2)求碰撞后损失的动能;(3)如果碰撞是弹性碰撞,求两物体碰撞后的速度大小答案(1)0.1 m/s(2)0.135 J(3)0.7 m/s0.8 m/s解析(1)令v150 cm/s0.5 m/s,v2100 cm/s1 m/s,设两物体碰撞后粘合在一起的共同速度为v,由动量守恒定律得m1v1m2v2(m1m2)v,代入数据解得v0.1 m/s,负号
4、表示方向与v1的方向相反(2)碰撞后两物体损失的动能为Ekm1vm2v(m1m2)v20.30.520.2(1)2(0.30.2)(0.1)2 J0.135 J.(3)如果碰撞是弹性碰撞,设碰后两物体的速度分别为v1、v2,由动量守恒定律得m1v1m2v2m1v1m2v2由机械能守恒定律得m1vm2vm1v12m2v22,代入数据得v10.7 m/s,v20.8 m/s.针对训练如图1所示,在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板,A球在水平面上静止放置,B球向左运动与A球发生正碰,B球碰撞前、后的速率之比为31,A球垂直撞向挡板,碰后原速率返回两球刚好不发生第二次碰撞,求A、B两球的质量之比和A、B
5、碰撞前、后两球总动能之比图1答案4195解析设A、B球的质量分别为mA和mB,A球碰撞后的速度大小为vA2,B球碰撞前后的速度大小分别为vB1和vB2,由题意知vB1vB231,vA2vB2.A、B碰撞过程由动量守恒定律得mBvB1mAvA2mBvB2,所以有.碰撞前后的总动能之比为.二、弹性正碰模型及拓展应用1两质量分别为m1、m2的小球发生弹性正碰,v10,v20,则碰后两球速度分别为v1v1,v2v1.(1)若m1m2的两球发生弹性正碰,v10,v20,则碰后v10,v2v1,即二者碰后交换速度(2)若m1m2,v10,v20,则二者弹性正碰后, v1v1,v22v1.表明m1的速度不变
6、,m2以2v1的速度被撞出去(3)若m1m2,v10,v20,则二者弹性正碰后,v1v1,v20.表明m1被反向以原速率弹回,而m2仍静止2如果两个相互作用的物体,满足动量守恒的条件,且相互作用过程初、末状态的总机械能不变,广义上也可以看成是弹性碰撞【例2】如图2,三个质量相同的滑块A、B、C,间隔相等地静置于同一水平直轨道上现给滑块A向右的初速度v0,一段时间后A与B发生碰撞,碰后A、B分别以v0、v0的速度向右运动,B再与C发生碰撞,碰后B、C粘在一起向右运动滑块A、B与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值两次碰撞时间均极短求B、C碰后瞬间共同速度的大小图2答案v0解析设滑块质量为m,A与B碰撞
7、前A的速度为vA,由题意知,碰后A的速度vAv0,B的速度vBv0,由动量守恒定律得mvAmvAmvB设碰撞前A克服轨道阻力所做的功为WA,由功能关系得WAmvmv设B与C碰撞前B的速度为vB,B克服轨道阻力所做的功为WB,由功能关系得WBmvmvB2据题意可知WAWB设B、C碰后瞬间共同速度的大小为v,由动量守恒定律得mvB2mv联立式,代入数据得vv0借题发挥对于物理过程较复杂的问题,应注意将复杂过程分解为若干简单的过程(或阶段),判断在哪个过程中系统动量守恒,哪一个过程机械能守恒或不守恒,但能量守恒定律却对每一过程都适用【例3】(多选)如图3所示,在光滑水平面上停放质量为m装有弧形槽的小
8、车现有一质量也为m的小球以v0的水平速度沿切线水平的槽口向小车滑去(不计摩擦),到达某一高度后,小球又返回小车右端,则()图3A小球在小车上到达最高点时的速度大小为B小球离车后,对地将向右做平抛运动C小球离车后,对地将做自由落体运动D此过程中小球对车做的功为mv答案ACD解析小球到达最高点时,小车和小球相对静止,且水平方向总动量守恒,小球离开车时类似完全弹性碰撞,两者速度完成互换,故选项A、C、D都是正确的三、碰撞需满足的三个条件1动量守恒,即p1p2p1p2.2动能不增加,即Ek1Ek2Ek1Ek2或.3速度要符合情景:碰撞后,原来在前面的物体的速度一定增大,且原来在前面的物体的速度大于或等
9、于原来在后面的物体的速度,即v前v后,否则碰撞不会结束【例4】如图4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,不久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,下面的哪一种猜测结果一定无法实现的是()图4AvA2 m/s,vB6 m/sBvA2 m/s,vB2 m/sCvA1 m/s,vB3 m/sDvA3 m/s,vB7 m/s答案D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mAvAmBvBmAvAmBvB,mAvmBvm
10、AvA2mBvB2,答案D中满足式,但不满足式,所以D选项错误借题发挥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,其次再看总动能是否增加(2)一个符合实际的碰撞,除动量守恒外还要满足能量守恒,注意碰撞完成后不可能发生二次碰撞的速度关系的判定(3)要灵活运用Ek或p关系式转换动能、动量.碰撞特点及满足条件1质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,A球的动量是7 kgm/s,B球的动量是5 kgm/s,A球追上B球发生碰撞,则碰撞后A、B两球的动量可能值是()ApA6 kgm/s,pB6 kgm/sBpA3 kgm/s,pB9 kgm/sCpA2 kgm/s
11、,pB14 kgm/sDpA4 kgm/s,pB17 kgm/s答案A解析从碰撞前后动量守恒pApBpApB验证,A、B、C三种皆有可能从总动能不增加即来看,只有A可能弹性碰撞的特点2(多选)甲物体在光滑水平面上运动速度为v1,与静止的乙物体相碰,碰撞过程中无机械能损失,下列结论正确的是()A乙的质量等于甲的质量时,碰撞后乙的速度为v1B乙的质量远远小于甲的质量时,碰撞后乙的速率是2v1C乙的质量远远大于甲的质量时,碰撞后甲的速率是v1D碰撞过程中甲对乙做的功大于乙动能的增量答案ABC解析由于碰撞过程中无机械能损失,故是弹性碰撞,根据动量守恒和机械能守恒可以解得两球碰后的速度v1v1,v2v1
12、.当m1m2时,v2v1,A对;当m1m2时,v22v1,B对;当m1m2时,v1v1,C对;根据动能定理可知D错误非弹性碰撞的特点及计算3.在光滑的水平面上有两个在同一直线上相向运动的小球,其中甲球的质量m14 kg,乙球的质量m21 kg,规定向左为正方向,碰撞前后甲球的vt图像如图5所示已知两球发生正碰后粘在一起,则碰前乙球速度的大小和方向分别为()图5A3 m/s,向右 B13 m/s,向左C13 m/s,向右 D3 m/s,向左答案C解析由题图知,碰撞前甲球的速度为v12 m/s,碰撞后,甲、乙两球的速度v1 m/s,以甲、乙两球组成的系统为研究对象,碰撞过程动量守恒,由动量守恒定律
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2018 高中物理 第一章 碰撞 动量 守恒 1.5 守恒定律 应用 几个 问题 定量分析 导学案教科版 选修
链接地址:https://www.wenkunet.com/p-21739075.html