沪教版高中物理选修3-5第2讲：碰撞；动量和能量

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1、碰撞;动量和能量奧彭大脑体操)蜒教学目标)1.理解常见的碰撞模型。2.学会用动量守恒能量守恒解决相关问题。，也趣味引入)冷知识梳理)1.碰撞(1)碰撞是指物体间的相互作用持续时间很短，而物体间相互作用力很大的现象.(2)在碰撞现象屮，一般都满足内力远大于外力，可认为相互碰撞的系统动量守恒；(3)根据碰撞过程中系统总动能的变化情况，可将碰撞分为几类：①弹性碰撞：总动能没有损失或总动能损失很小，可以忽略不计，此碰撞称为弹性碰撞.可使用动量守恒定律和机械能守恒定律帮助计算.如：若一个运动的球加］与一个静止的球加2碰撞，则根据动量守恒定律：根据机械能守恒定律：

2、得到：力=竹二些岭，必二丄」岭mx+m2~加］+叫②一般碰撞：碰撞结束后，动能有部分损失.③完全非弹性碰撞：两物体碰后粘合在一起，这种碰撞损失动能最多.(4)判断碰撞过程是否存在的依据①动量守恒①机械能不增加（动能不增加）：比+氐$£+殆或出+公-2出+上】2m,2勒2//?!2勒②速度要合理：碰前两物体同向，则哙〉临，并且碰撞后，原来在前的物体速度一定增大，并有%2咗；两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变•（哙为在后方的物体速度，临为在前方的物体速度）（5）常见模型①“速度交换”模型：质量相同的两球发生弹性正碰.^v,=v0,v2=0,

3、则有听=0,%=$.②“完全非弹性碰撞”模型：两球正碰后粘在一起运动.若v2=0,则有v.—〃片+m2动能损失最大,△耳=*吠-尹+叫）咗.③“弹性碰撞”模型：若卩严％”=（）,则有彳二也二空勺，v；=^-v0・mx+%mx+g2.反冲（1）指在系统内力作用下，系统内一部分物体向某方向发生动量变化时，系统内其余部分物体向相反的方向发生动量变化的现彖.（2）在反冲现象中系统的动量是守恒的.①质量为M的物体以对地速度卩抛出其本身的一部分，若该部分质量为皿，则剩余部分对地反冲速展为：V=V.M-in②反冲运动屮的已知条件常常是物体的相对速度，在应用动量守恒定

4、律时，应将相对速度转换为绝对速度（一般为对地速度）.（3）反冲现彖中往往伴随有能量的变化.（1）爆炸过程中，内力远远大于外力，动量守恒.（2）在爆炸过程中，有其它形式的能转化为机械能.4.人船模型（1）移动距离问题分析①若一个原来静止的系统的一部分发生运动，则根据动量守恒定律可知，另一部分将向相反方向运动.加］片一匕=0,贝9片=竺弘经过时间的积累，运动的两部分经过了一段距离，同样的，有西=空兀2・②当符合动量守恒定律的条件，而仅涉及位移而不涉及速度时，通常可用平均动量求解.解此类题通常要画出反映位移关系的草图.（2）人船模型中，人的位移与船的位移分别

5、为『盘广‘其祝是人和船的相对位移.弘特色讲解）类型一：碰撞后的动量例1.A、B两小球在光滑水平面上沿同一直线向同一方向运动，A球的动量为5kg・m/s,B球的动量是7kg・m/s,当A球追上B球发生碰撞，则碰撞后A、B两球动量的可能值为：（）A.p./=6kg•m/spj=6kg•m/sB.pj=3kg•m/sPh'=9kg•m/sC.Pa'=—2kg•m/sPb'=14kg•m/sD.Pa'=—5kg•m/sPb'=17kg•m解析：由于A追上B发生碰撞，所以可知且碰后皿>vBvb7^va,即>pB,故可排除选项A。从动量守恒來看，BCD选项都满足P

6、a+pb=P，,+p/,再从总动能不可能增加来看叮叮+如8叮’因为vb，>⑷即^fnBvB'2所以即Va‘2

7、4m/sC.v/=—4m/svi/=7m/sD.vj=7m/sv/=1.5m/s解析：从题意分析，球A追上球B发生碰撞，结合实际情况，B球速度一定沿正方向且增加，并且碰后A球速度应小于或等于B球速度，即vjW。A、D选项中在后运动的球A速度都比在前运动的球B的速度大，故A、D选项不正确。B、C选项既与实际情况相符合，又都满足动量守恒，好像都符合题意，但从总动能不可能增加來看，碰前总动能^=-mAvA2=22J，1.21.2B选项中碰后总动能E：«=—mAvA+_叫％-18/（22/,故B选项正确。C选项碰后的总动能为57J大于22J,故C选项错误。综合

8、分析本题只有B选项正确。答案：B类型三：碰撞后动量的变化例3：在光滑水平面上，有A、B两个小球