2013人教版选修(3-5)《碰撞》word教案

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1、16．4碰撞教学要求1.了解弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞，解决一维碰撞问题。2.了解对心碰撞与非对心碰撞3.了解微粒的散射和中子的发现过程，体会理论对实践的指导作用，进一步了解动量守恒定律的普适性。4.加深对动量守恒定律和机械能守恒定律的理解，解决简单的生产和生活问题。引入新课在前面的实验中，我们发现两小车碰撞时总是符合动量守恒定律的，但碰撞的结果却仍是多种多样的，有的小车碰后分开，但都朝一个方向运动，有的小车碰后朝两个不同方向运动，还有的则粘在一起。为什么同属动量守恒，却会产生这么多的可能性呢？（符合的结果有无数个）。在这些可能之中，还有没有什么其他的规律在支配物体的运动？我们今天就

2、要深入研究这个问题。一、弹性碰撞和非弹性碰撞1、演示小球碰撞（两个）实验让A球摆下撞击原来静止的质量相等的B球，或B球摆下撞击原来静止A球。实验现象：被碰后一球静止，另一球的上升高度几乎与原来等高，或着说不会超出原来的高度。分析：在碰撞时水平方向外力为零（竖直方向有向心力），因此水平方向动量守恒。由上升的高度可计算出碰撞前后的速度大小，一方面该实验证明了AB碰撞前后动量守恒，另一方面也说明碰后的AB的能量不高于原来的总能量。因为在该系统中，碰撞时只有A的动能、B的动能与内能之间发生相互转换，所以A、B的总动能减少量转换成了内能，没有补充其他能量，所以不可能比原来高。拓展：同样道理如果不是人推物

3、（这里人做功能把人的生物能转换给系统的机械能增加），没有爆炸（没有化学能来转换为机械能）而只是两物体相撞，说明在撞击中系统的机械能只能减少或保持不变，而不能增加。碰撞类问题：特指两物体相撞的问题，两个物体在极短时间内发生相互作用，一般都满足内力远大于外力，这种情况称为碰撞。（人推箱子以及爆炸都不属此类）AABABABv1vv1/v2/ⅠⅡⅢ2、碰撞分析碰撞的全过程：设光滑水平面上，质量为m1的物体A以速度v1向质量为m2的静止物体B运动，B的左端连有轻弹簧。在Ⅰ位置A、B刚好接触，弹簧开始被压缩，A开始减速，B开始加速；到Ⅱ位置A、B速度刚好相等（设为v），弹簧被压缩到最短；再往后A、B开始

4、远离，弹簧开始恢复原长，到Ⅲ位置弹簧刚好为原长，A、B分开，这时A、B的速度分别为。全过程系统动量一定是守恒的；而机械能是否守恒就要看弹簧的弹性如何了。①弹簧是完全弹性的。Ⅰ→Ⅱ系统动能减少全部转化为弹性势能，Ⅱ状态系统动能最小而弹性势能最大；Ⅱ→Ⅲ弹性势能减少全部转化为动能；因此Ⅰ、Ⅲ状态系统动能相等。这种碰撞叫做弹性碰撞。由动量守恒和能量守恒可以证明A、B的最终速度分别为：。（这个结论最好背下来。）②弹簧不是完全弹性的。Ⅰ→Ⅱ系统动能减少，一部分转化为弹性势能，一部分转化为内能，Ⅱ状态系统动能仍和⑴相同，弹性势能仍最大，但比⑴小；Ⅱ→Ⅲ弹性势能减少，部分转化为动能，部分转化为内能；因为全过

5、程系统动能有损失（一部分动能转化为内能）。这种碰撞叫非弹性碰撞。③弹簧完全没有弹性。Ⅰ→Ⅱ系统动能减少全部转化为内能，Ⅱ状态系统动能仍和⑴相同，但没有弹性势能；由于没有弹性，A、B不再分开，而是共同运动，不再有Ⅱ→Ⅲ过程。这种碰撞叫完全非弹性碰撞。可以证明，A、B最终的共同速度为。在完全非弹性碰撞过程中，系统的动能损失最大，为：这个结论最好背下来3、概念1．弹性碰撞在弹性力作用下，碰撞过程只产生机械能的转移，系统内无机械能的损失的碰撞，称为弹性碰撞。举例：通常情况下的钢球、玻璃球等坚硬物体之间的碰撞及分子、原子等之间的碰撞皆可视为弹性碰撞。2．非弹性碰撞(1)非弹性碰撞：受非弹性力作用，使部分

6、机械能转化为内能的碰撞。(2)完全非弹性碰撞：是非弹性磁撞的特例，这种碰撞的特点是碰后粘在—起(或碰后具有共同的速度)，其动能损失最大。注意：碰撞后发生永久性形变、粘在一起、摩擦生热等的碰撞往往为非弹性碰撞。4、讨论：(1)由vB表达式可知vB恒大于零，即B球肯定是向前运动的，这与生活中观察到的各种现象是吻合的.(2)由vA表达式可知当mA＞mB时，vA＞0，即碰后A球依然向前即碰后A球反弹，且一般情况下速度也小于v0了.当mA＝mB时，vA＝0，vB＝v0，这就是刚才看到的实验，即A、B两球互换动量的情形.(3)讨论极端情形：若mB→∞时，vA＝-v0，即原速反弹；而vB→0，即几乎不动.这

7、就好像是生活中的小皮球撞墙的情形.（在热学部分中气体分子与器壁碰撞的模型就属于这种情形）.(4)由于vA总是小于v0的，所以通过碰撞可以使一个物体减速（在核反应堆中利用中子与碳原子(石墨或重水)的碰撞将快中子变为慢中子）.二、对心碰撞和非对心碰撞1．对心碰撞两球碰撞时，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同—条直线上，碰撞之后两球的速度仍沿着这条直线，这种碰撞称为对心碰撞，也叫正碰。注意：发生对心