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2019-2020年高中物理 第一章 碰撞與動量守恒教案1 滬科版選修3-5
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1.理解常見的碰撞模型。
2.學會用動量守恒能量守恒解決相關問題。
1．碰撞
（1）碰撞是指物體間的相互作用持續(xù)時間很短，而物體間相互作用力很大的現(xiàn)象．
（2）在碰撞現(xiàn)象中，一般都滿足內(nèi)力遠大于外力，可認為相互碰撞的系統(tǒng)動量守恒；
（3）根據(jù)碰撞過程中系統(tǒng)總動能的變化情況，可將碰撞分為幾類：
①彈性碰撞：總動能沒有損失或總動能損失很小，可以忽略不計，此碰撞稱為彈性碰撞．可使用動量守恒定律和機械能守恒定律幫助計算. 如：
若一個運動的球與一個靜止的球碰撞，則
根據(jù)動量守恒定律：
根據(jù)機械能守恒定律：
得到：，
②一般碰撞：碰撞結(jié)束后，動能有部分損失.
③完全非彈性碰撞：兩物體碰后粘合在一起，這種碰撞損失動能最多．
（4）判斷碰撞過程是否存在的依據(jù)
①動量守恒
②機械能不增加（動能不增加）：或
③速度要合理：碰前兩物體同向，則，并且碰撞后，原來在前的物體速度一定增大，并有；兩物體相向運動，碰后兩物體的運動方向不可能都不改變.（為在后方的物體速度，為在前方的物體速度）
（5）常見模型
①“速度交換”模型：質(zhì)量相同的兩球發(fā)生彈性正碰．若，，則有．
②“完全非彈性碰撞”模型：兩球正碰后粘在一起運動．若，，則有，動能損失最大，．
③“彈性碰撞”模型：若，則有，．
2．反沖
（1）指在系統(tǒng)內(nèi)力作用下，系統(tǒng)內(nèi)一部分物體向某方向發(fā)生動量變化時，系統(tǒng)內(nèi)其余部分物體向相反的方向發(fā)生動量變化的現(xiàn)象．
（2）在反沖現(xiàn)象中系統(tǒng)的動量是守恒的．
①質(zhì)量為的物體以對地速度拋出其本身的一部分，若該部分質(zhì)量為，則剩余部分對地反沖速度為：．
②反沖運動中的已知條件常常是物體的相對速度，在應用動量守恒定律時，應將相對速度轉(zhuǎn)換為絕對速度（一般為對地速度）．
（3）反沖現(xiàn)象中往往伴隨有能量的變化.
3．爆炸
（1）爆炸過程中，內(nèi)力遠遠大于外力，動量守恒.
（2）在爆炸過程中，有其它形式的能轉(zhuǎn)化為機械能.
4. 人船模型
（1）移動距離問題分析
①若一個原來靜止的系統(tǒng)的一部分發(fā)生運動，則根據(jù)動量守恒定律可知，另一部分將向相反方向運動.
，則
經(jīng)過時間的積累，運動的兩部分經(jīng)過了一段距離，同樣的，有.
②當符合動量守恒定律的條件，而僅涉及位移而不涉及速度時，通?？捎闷骄鶆恿壳蠼猓獯祟愵}通常要畫出反映位移關系的草圖．
（2）人船模型中，人的位移與船的位移分別為
，，其中是人和船的相對位移.
類型一：碰撞后的動量
例1．A、B兩小球在光滑水平面上沿同一直線向同一方向運動，A球的動量為5 kgm/s，B球的動量是7 kgm/s，當A球追上B球發(fā)生碰撞， 則碰撞后A、B兩球動量的可能值為： （ ）
A. pA′＝6 kgm/s pB′＝6 kgm/s
B. pA′＝3 kgm/s pB′＝9kgm/s
C．pA′＝－2 kgm/s pB′＝14 kgm/s
D．pA′＝－5 kgm/s pB′＝17kgm
解析：由于Ａ追上Ｂ發(fā)生碰撞，所以可知vA＞vB且碰后 vB′＞vB vB′≥vＡ，即pB′＞pB，故可排除選項Ａ。從動量守恒來看，ＢＣＤ選項都滿足pA＋pB＝pA′＋pＢ′，再從總動能不可能增加來看，因為vB′＞vB即 所以，即vA′２
mB，速度分別為vA、vB，當它們以大小相等的動量做方向相反的相互碰撞后，下列哪種情況是可能的( )
A.兩物體都沿vA方向運動
B.兩物體都沿vB方向運動
C.一個物體靜止,而另一個物體向某方向運動
D.兩物體各自被彈回
答案:D
5.放在光滑水平面上質(zhì)量不等的兩物體，質(zhì)量分別為M1和M2，用細線連接這兩物體，且夾緊一根輕質(zhì)彈簧，然后將細線燒斷，則對兩物體運動的敘述，正確的有( )
A.兩物體離開彈簧時速率有v1:v2xbj=M1:M2
B.兩物體離開彈簧時動量大小有p1:p2=M1:M2
C.兩物體離開彈簧前受力大小有F1:F2=M1:M2
D.在任意時刻兩物體動量大小相等
答案:D
6.一質(zhì)量為1.0kg的小球靜止在光滑水平面上，另一質(zhì)量為0.5kg的小球以2m/s的速度和靜止的小球發(fā)生碰撞，碰后以0.2mAs的速度被反彈，仍在原來的直線上運動，碰后兩球的總動量是______kgm/s，原來靜止的小球獲得的速度大小為______m/s.
答案:1;4
7.質(zhì)量為1kg的小球從離地面5m高處自由落下，碰地后反彈的高度為0.8m，碰地的時間為0.05s.設豎直向上速度為正方向，則碰撞過程中，小球動量的增量為______kgm/s，小球?qū)Φ氐钠骄饔昧開_____，方向______
答案:14;290;豎直向上
8.質(zhì)量為1kg的鋼球靜止在光滑水平面上，一顆質(zhì)量為50g的子彈以1000m/s的速率水平碰撞到鋼球上后，又以800m/s的速率反向彈回，則碰后鋼球的速度大小等于多少?
答案:
P0
P0
P1
P1
P2
P2
P4
P3
P4
P3
P5
P5
A
B
O
d
乙
乙
乙
9．某同學設計了一個研究平拋運動的實驗，其裝置如圖所示。A 是一塊水平放置的平板，其上有一組平行插槽（如圖中P0P0、P1P1、P2P2、…），槽間距離均為d。將P0P0置于斜槽末端的正下方，把貼有復寫紙和白紙的平板B垂直插入P1P1槽內(nèi)，使小球從斜槽某一位置O無初速度釋放，并從斜槽末端水平飛出，沿垂直P1P1方向撞倒B板的白紙上并留下痕跡點1。之后將B板依次插入P2P2、P3P3插槽內(nèi)，并分別向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d和2d，讓小球仍然從位置O無初速度釋放，并從斜槽末端水平飛出，沿垂直P1P1方向撞倒B板的白紙上并依次留下痕跡點2和3。忽略空氣阻力的影響，下列說法中正確的是
A．在B板白紙上留下的痕跡點1、2、3排成一條豎直的直線
B．在B板白紙上留下的痕跡點1、2之間和2、3之間的豎直距離相等
C．小球做平拋運動的過程中，每經(jīng)過相等時間，其動能改變量的大小相等
D．小球做平拋運動的過程中，每經(jīng)過相等時間，其動量改變量的大小相等
答案:D
10．應用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學習更加有趣和深入。例如人原地起跳時，總是身體彎曲，略下蹲，再猛然蹬地，身體打開，同時獲得向上的初速度，雙腳離開地面。從開始蹬地到雙腳離開地面的整個過程中，下列分析正確的是
A．地面對人的支持力始終等于重力
B．地面對人的支持力的沖量大于重力的沖量
C．人原地起跳過程中獲得的動能來自于地面
D．人與地球所組成的系統(tǒng)的機械能是守恒的
答案:B
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1.杯掉在棉花上時( )
A.受到?jīng)_量小 B.受到作用力小
C.動量改變量小 D.動量變化率小
答案:BD
2.一個運動的物體，受到恒定摩擦力而減速至靜止，若其位移為s，速度為v，加速度為a，動量為p，則在下列圖象中能正確描述這一運動過程的圖象是( )
答案:BD
3.物體在恒力F作用下做直線運動，在時間△t1內(nèi)速度由0增至v，在時間△t2內(nèi)速度由2v增至3v，設F在時間△t1內(nèi)沖量為I1，在時間△t2內(nèi)沖量為I2，則有( )
A.I1=I2 B.I1
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