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2019-2020年高中物理 第一章 碰撞與動(dòng)量守恒教案2 滬科版選修3-5
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1.理解常見的碰撞模型。
2.學(xué)會(huì)用動(dòng)量守恒能量守恒解決相關(guān)問題。
1.碰撞
(1)碰撞是指物體間的相互作用持續(xù)時(shí)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(yuǎn)大于外力,可認(rèn)為相互碰撞的系統(tǒng)動(dòng)量守恒;
(3)根據(jù)碰撞過程中系統(tǒng)總動(dòng)能的變化情況,可將碰撞分為幾類:
①彈性碰撞:總動(dòng)能沒有損失或總動(dòng)能損失很小,可以忽略不計(jì),此碰撞稱為彈性碰撞.可使用動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律幫助計(jì)算. 如:
若一個(gè)運(yùn)動(dòng)的球與一個(gè)靜止的球碰撞,則
根據(jù)動(dòng)量守恒定律:
根據(jù)機(jī)械能守恒定律:
得到:,
②一般碰撞:碰撞結(jié)束后,動(dòng)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(dòng)能最多.
(4)判斷碰撞過程是否存在的依據(jù)
①動(dòng)量守恒
②機(jī)械能不增加(動(dòng)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(yùn)動(dòng),碰后兩物體的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng).若,,則有,動(dòng)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(dòng)量變化時(shí),系統(tǒng)內(nèi)其余部分物體向相反的方向發(fā)生動(dòng)量變化的現(xiàn)象.
(2)在反沖現(xiàn)象中系統(tǒng)的動(dòng)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(yùn)動(dòng)中的已知條件常常是物體的相對速度,在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí),應(yīng)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力,動(dòng)量守恒.
(2)在爆炸過程中,有其它形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.
4. 人船模型
(1)移動(dòng)距離問題分析
①若一個(gè)原來靜止的系統(tǒng)的一部分發(fā)生運(yùn)動(dòng),則根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知,另一部分將向相反方向運(yùn)動(dòng).
,則
經(jīng)過時(shí)間的積累,運(yùn)動(dòng)的兩部分經(jīng)過了一段距離,同樣的,有.
②當(dāng)符合動(dòng)量守恒定律的條件,而僅涉及位移而不涉及速度時(shí),通??捎闷骄鶆?dòng)量求解.解此類題通常要畫出反映位移關(guān)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(dòng)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(yùn)動(dòng),A球的動(dòng)量為5 kgm/s,B球的動(dòng)量是7 kgm/s,當(dāng)A球追上B球發(fā)生碰撞, 則碰撞后A、B兩球動(dòng)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(xiàng)A。從動(dòng)量守恒來看,BCD選項(xiàng)都滿足pA+pB=pA′+pB′,再從總動(dòng)能不可能增加來看,因?yàn)関B′>vB即 所以,即vA′2
mB,速度分別為vA、vB,當(dāng)它們以大小相等的動(dòng)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(yùn)動(dòng)
B.兩物體都沿vB方向運(yùn)動(dòng)
C.一個(gè)物體靜止,而另一個(gè)物體向某方向運(yùn)動(dòng)
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(xì)線連接這兩物體,且夾緊一根輕質(zhì)彈簧,然后將細(xì)線燒斷,則對兩物體運(yùn)動(dòng)的敘述,正確的有( )
A.兩物體離開彈簧時(shí)速率有v1:v2xbj=M1:M2
B.兩物體離開彈簧時(shí)動(dòng)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(shí)刻兩物體動(dòng)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(yùn)動(dòng),碰后兩球的總動(dòng)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(shí)間為0.05s.設(shè)豎直向上速度為正方向,則碰撞過程中,小球動(dòng)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(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn),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(fù)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)1、2之間和2、3之間的豎直距離相等
C.小球做平拋運(yùn)動(dòng)的過程中,每經(jīng)過相等時(shí)間,其動(dòng)能改變量的大小相等
D.小球做平拋運(yùn)動(dòng)的過程中,每經(jīng)過相等時(shí)間,其動(dòng)量改變量的大小相等
答案:D
10.應(yīng)用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象,可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入。例如人原地起跳時(shí),總是身體彎曲,略下蹲,再猛然蹬地,身體打開,同時(shí)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(gè)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(dòng)能來自于地面
D.人與地球所組成的系統(tǒng)的機(jī)械能是守恒的
答案:B
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1.杯掉在棉花上時(shí)( )
A.受到?jīng)_量小 B.受到作用力小
C.動(dòng)量改變量小 D.動(dòng)量變化率小
答案:BD
2.一個(gè)運(yùn)動(dòng)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(dòng)量為p,則在下列圖象中能正確描述這一運(yùn)動(dòng)過程的圖象是( )
答案:BD
3.物體在恒力F作用下做直線運(yùn)動(dòng),在時(shí)間△t1內(nèi)速度由0增至v,在時(shí)間△t2內(nèi)速度由2v增至3v,設(shè)F在時(shí)間△t1內(nèi)沖量為I1,在時(shí)間△t2內(nèi)沖量為I2,則有( )
A.I1=I2 B.I1
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2019-2020年高中物理
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碰撞與動(dòng)量守恒教案2
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