高中物理人教版选修3-5 16.4碰撞(共24张PPT)
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-5 16.4碰撞(共24张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-04-09 13:28:09 | ||
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文档简介
课件24张PPT。人教版新教材选修3-516.4 碰撞牛顿摆碰撞种类弹性碰撞拓展延伸练习反馈目 录牛顿摆mA=mF最后A反向运动BCDE静止，F向右运动。碰撞种类弹性碰撞动量守恒机械能守恒碰后：形变能完全恢复碰撞种类非弹性碰撞动量守恒机械能有损失碰后形变不能完全恢复，一部分能量转化为内能碰撞种类完全非弹性碰撞动量守恒机械能损失最大碰后粘在一起，具有相同的速度。弹性碰撞1.m红=m蓝。
V蓝=0
V红>V蓝。
2. m红>m蓝。
碰撞及其规律1．两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA＝1 kg，mB＝2 kg，vA＝6 m/s，vB＝2 m/s，当球A追上B并发生碰撞后，两球A、B速度的可能值是(取两球碰撞前的运动方向为正)( )
A．vA′＝5 m/s，vB′＝2.5 m/s
B．vA′＝2 m/s，vB′＝4 m/s
C．vA′＝－4 m/s，vB′＝7 m/s
D．vA′＝7 m/s，vB′＝ 1.5 m/s 练习分析：1.碰撞前后动量守恒， EK》EK/. A在后B有VA《VB.
2.碰撞后，A的速度减小，或反向，B的速度增大。排除AD相。
3.碰撞前：EK=mAvA2/2+mBvB2/2=
碰撞后： EK/=mAv/A2/2+mBv/B2/2P前=mAVA+mBvB
=10kg.m/s 练习反馈在细线下吊着一个质量为M的木块,构成一个单摆,摆长为 l。一颗质量为m的子弹水平射入木块，最后留在木块中，随木块一起摆动。已知木块摆动时摆线的最大偏角是θ。求子弹射入木块前的速度。θ解：设子弹射入木块前速度V0.射入过程木块视为不动，共同速度V.
动量守恒：mv0=(m+M)V
从最低点到最高点,机械能守恒（动能定理）
-（m+M)gL(1-cos θ)=0-(m+M)V2/2瞬间打击和共同运动两过程拓展延伸α粒子散射 质量相等的A、B两球在光滑水平面上均向右沿同一直线运动，A球的动量为pA＝9 kg·m/s，B球的动量为pB＝3 kg·m/s，当A球追上B球时发生碰撞，则碰后A、B两球的动量可能值是( )
A．pA′＝6 kg·m/s， pB′＝6 kg·m/s
B．pA′＝8 kg·m/s， pB′＝4 kg·m/s
C．pA′＝－2 kg·m/s， pB′＝14 kg·m/s
D．pA′＝－4 kg·m/s， pB′＝17 kg·m/s分析：碰撞:1.动量守恒 2.机械能不增加
3.速度的合理性：追碰前V后>V前。碰后V后对碰：必一个V改变方向。1.碰前后：P=PA+PB=12Kg.m/s=p/. 故D错
2.碰前：EK=EKA+EKB=PA2/2m+PB2/2m=90/2m.
碰后：EK/=E/KA+E/KB=P/A2/2m+P/B2/2m 故C错
3.碰后：VA则：VA=±V0/3，以V0方向为正方向。动量守恒:mv0=2mvB±mvA. 正碰不一定是弹性碰撞。
AB碰撞后，A可能方向不变，可能方向改变。
方向不变时，需检验：V后≤V前。AB一个动能对应两个速度1．现有甲、乙两滑块，质量分别为3m和m，以相同的速率v0在光滑水平面上相向运动，发生了碰撞．已知碰撞后，甲滑块静止不动，那么这次碰撞是( )
A．弹性碰撞 B．非弹性碰撞
C．完全非弹性碰撞 D．条件不足，无法确定练习弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞的条件分析：1.动量守恒3mv0-mv0=0+mv，v=2v0.
2.碰前总动能：
Ek0＝3m·v02/2＋mv02/2＝2mv02
碰后总动能：Ek＝mv2/2＝2mv02
Ek0＝Ek. 弹性碰撞，选A。弹性碰撞：无机械能损失。完全非弹性碰撞：机械能损失最大，碰撞后具有相同的速度，即一起运动。A2.如图mB=5mA。B与地面的动摩擦因数μ，A由静止释放，在最低点与B发生正碰（时间极短），反弹后升到最高点距地面h/16.不计空气阻力，AB视为质点，求B滑行时间t.分析：1.A碰前，最高点到最低点；碰后最低点到最高点，皆机械能守恒。可利用动能定理求A的碰撞前后速度。
2。AB碰撞过程，动量守恒，求B的碰后速度
3.求B滑行时间t，利用动量定理。解：1.A到最低点速度V1.即碰前速度。动能定理得：
mgh=mv12/2. V1=
2.A返回速度V2，即碰后速度。动量定理得：
- mgh/16=0-mv22/2. V2=3.AB碰撞由动量守恒:mv1=-mv2+5mvB.则VB=
4.对于B利用动量定理：
-μ5mgt=0-5mvB. 则t=2.如图16－4－2所示，光滑轨道的下端离地0.8 m，质量为m的A球从轨道上端无初速度释放，到下端时与质量也为m的B球碰撞，B球碰后做平抛运动，落地点与抛出点的水平距离为0.8 m，则A球释放距轨道下端的高度h可能是( )
A．0.6 m B．1 m C．0.1 m D．0.2 m
0.8m分析：1.A、B碰撞后B做平抛运动，
可求出碰后B的速度。
X=vBt，y=gt2/2 ，则VB=2m/s.碰撞分为：弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞。2.A运动到底端的速度V1.即碰撞前的速度。
由动能定理：mgh=mv12/2. 则v1=√2gh
3.动量守恒：mv1=mvB+mv1/.讨论：当是弹性碰撞时，无能量损失v1/=0，则mv1=mvB。
则h=0.2m当是完全非弹性碰撞，AB有共同速V1/=VB.
则： mv1=2mvB.则h=0.8m
所以：0.2m《h《0.8m是什么碰撞？光滑的水平地面上放着一块质量为M、长度为d的木块，一个质量为m的子弹以水平速度v0射入木块，当子弹从木块中出来后速度变为v1，子弹与木块的平均摩擦力为f.求：
(1)子弹打击木块的过程中摩擦力对子弹做功多少？摩擦力对木块做功多少？
(2)子弹从木块中出来时，木块的位移为多少？
(3)在这个过程中，系统产生的内能为多少？解析：子弹和木块系统动量守恒，设子弹射出是木块速度为V2.
mv0=mv1+MV2. 则V2=m(v0-v1)/M.
1.f对子弹做的功：W1=-fS1=mv12/2-mv02/2
f对木块做的功：W2=fS2=MV22/2=。。。2.S2=……
3.Q=fd有相对滑动，动量守恒，但机械能不守恒系统外无摩擦力，一般认为碰撞过程中子弹、木块皆发生位移，常采用动量守恒和能量守恒求解。3.如图16－4－4所示，在水平面上放置质量为M＝800 g的木块，一质量为m＝50 g的子弹以v0＝170 m/s的水平速度射入木块，最终与木块一起运动．若木块与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，求木块在地面上滑行的距离．(g取10 m/s2)
系统外有摩擦力，一般认为碰撞过程中，木块位移不变，速度突变。碰撞过程采用动量守恒，碰撞后采用能量守恒。△E其他=△E机械能。或动能定理。解析：1.碰撞过程，动量守恒。木块位移不变，二者共同速度V.
mv0=(m+M)V. V=10m/s
2.设木块子弹一起滑行S，停下。动能定理
μ(M+m)gS=0-(M+m)v2/2
则S=25m2．(2010年江苏连云港模拟)在高速公路上发生一起交通事故，一辆质量为1500 kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一质量为3000 kg向北行驶的卡车，碰后两辆车接在一起，并向南滑行了一小段距离停止．根据测速仪的测定，长途客车碰前以20 m/s的速度行驶，由此可判断卡车碰前的行驶速率( )
A．小于10 m/s
B．大于10 m/s，小于20 m/s
C．大于20 m/s，小于30 m/s
D．大于30 m/s，小于40 m/s分析：1.碰后一起向南，则P总/向南，则碰前P总向南，
即P客>P卡。
2.1500×20>3000V卡。选A。4.
3.如图所示，物体A静止在光滑的水平面上，A的左边固定有轻质弹簧，与A质量相等的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞，A、B始终沿同一直线运动，则A、B组成的系统动能损失最大的时刻是( )
A．A开始运动时 B．A的速度等于v时
C．B的速度等于零时 D．A和B的速度相等时分析：1.AB系统动能损失最大的时刻，即弹性势能最大的时刻。
2.AB等速时，弹簧压缩最短
弹性势能最大D完全非弹性碰撞的条件8.
4.如图所示，在真空中一光滑绝缘水平面上，有直径相同的两个金属球A、C，质量mA＝1×10－2 kg、mC＝5×10－3 kg，静止在磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中的C球带正电，电荷量qC＝1.0×10－2 C．在磁场外不带电的A球以速度v0＝20 m/s进入磁场中与C球发生正碰后，C球对水平面的压力恰好为零(g取10 m/s2)，则碰后A球的速度为( )
A．10 m/s B．5 m/s
C．－10 m/s D．－20 m/s解析：1.碰撞过程，水平方向动量守恒
mAV0=mvA+mCVC.
2.对C球：接触后电荷平方。
qc/2.VCB=mcg. 解以上两式。。。。。C碰撞和洛伦磁力的结合洛伦兹力f=qVB9.
5.如图所示，竖直平面内的光滑弧形轨道的底端恰好与光滑水平面相切，质量为M＝2.0 kg的小物块B静止在水平面上．质量为m＝1.0 kg的小物块A从距离水平面高h＝0.45 m的P点沿轨道从静止开始下滑，经过弧形轨道的最低点Q滑上水平面与B相碰，碰后两个物体以共同速度运动．取g＝10 m/s2，求：
(1)A经过Q点时速度的大小v0；
(2)A与B碰后速度的大小v；
(3)碰撞过程中系统(A、B)损失的机械能ΔE.解析：1.对于A。由动能动理：mgh=mv02/2. 则v0=3m/s
2.AB系统动量守恒:mv0=(m+M)v, v=1m/s
3. Q=ΔE=mv02/2-(m+M)v2/2=3J6．小球A和B的质量分别为mA和mB，且mA＞mB.在某高度处将A和B先后从静止释放．小球A与水平地面碰撞后向上弹回，在释放处下方与释放处距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正碰．设所有碰撞都是弹性的，碰撞时间极短．求小球A、B碰撞后B上升的最大高度 BA分析：1.求B碰后上升的最大高度，则必求B的碰后速度
2.AB初、末位置同，则根据机械能守恒定律、AB碰撞前速率同。2.AB碰后速度设为V1、V2.动量守恒：
mAV-mBV=mAv1+mBV24.动能定理：mBgh=mBv22/2，
解以上三式。。。。。3.AB碰撞过程机械能守恒：
V蓝=0
V红>V蓝。
2. m红>m蓝。
碰撞及其规律1．两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA＝1 kg，mB＝2 kg，vA＝6 m/s，vB＝2 m/s，当球A追上B并发生碰撞后，两球A、B速度的可能值是(取两球碰撞前的运动方向为正)( )
A．vA′＝5 m/s，vB′＝2.5 m/s
B．vA′＝2 m/s，vB′＝4 m/s
C．vA′＝－4 m/s，vB′＝7 m/s
D．vA′＝7 m/s，vB′＝ 1.5 m/s 练习分析：1.碰撞前后动量守恒， EK》EK/. A在后B有VA《VB.
2.碰撞后，A的速度减小，或反向，B的速度增大。排除AD相。
3.碰撞前：EK=mAvA2/2+mBvB2/2=
碰撞后： EK/=mAv/A2/2+mBv/B2/2P前=mAVA+mBvB
=10kg.m/s 练习反馈在细线下吊着一个质量为M的木块,构成一个单摆,摆长为 l。一颗质量为m的子弹水平射入木块，最后留在木块中，随木块一起摆动。已知木块摆动时摆线的最大偏角是θ。求子弹射入木块前的速度。θ解：设子弹射入木块前速度V0.射入过程木块视为不动，共同速度V.
动量守恒：mv0=(m+M)V
从最低点到最高点,机械能守恒（动能定理）
-（m+M)gL(1-cos θ)=0-(m+M)V2/2瞬间打击和共同运动两过程拓展延伸α粒子散射 质量相等的A、B两球在光滑水平面上均向右沿同一直线运动，A球的动量为pA＝9 kg·m/s，B球的动量为pB＝3 kg·m/s，当A球追上B球时发生碰撞，则碰后A、B两球的动量可能值是( )
A．pA′＝6 kg·m/s， pB′＝6 kg·m/s
B．pA′＝8 kg·m/s， pB′＝4 kg·m/s
C．pA′＝－2 kg·m/s， pB′＝14 kg·m/s
D．pA′＝－4 kg·m/s， pB′＝17 kg·m/s分析：碰撞:1.动量守恒 2.机械能不增加
3.速度的合理性：追碰前V后>V前。碰后V后
2.碰前：EK=EKA+EKB=PA2/2m+PB2/2m=90/2m.
碰后：EK/=E/KA+E/KB=P/A2/2m+P/B2/2m 故C错
3.碰后：VA
AB碰撞后，A可能方向不变，可能方向改变。
方向不变时，需检验：V后≤V前。AB一个动能对应两个速度1．现有甲、乙两滑块，质量分别为3m和m，以相同的速率v0在光滑水平面上相向运动，发生了碰撞．已知碰撞后，甲滑块静止不动，那么这次碰撞是( )
A．弹性碰撞 B．非弹性碰撞
C．完全非弹性碰撞 D．条件不足，无法确定练习弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞的条件分析：1.动量守恒3mv0-mv0=0+mv，v=2v0.
2.碰前总动能：
Ek0＝3m·v02/2＋mv02/2＝2mv02
碰后总动能：Ek＝mv2/2＝2mv02
Ek0＝Ek. 弹性碰撞，选A。弹性碰撞：无机械能损失。完全非弹性碰撞：机械能损失最大，碰撞后具有相同的速度，即一起运动。A2.如图mB=5mA。B与地面的动摩擦因数μ，A由静止释放，在最低点与B发生正碰（时间极短），反弹后升到最高点距地面h/16.不计空气阻力，AB视为质点，求B滑行时间t.分析：1.A碰前，最高点到最低点；碰后最低点到最高点，皆机械能守恒。可利用动能定理求A的碰撞前后速度。
2。AB碰撞过程，动量守恒，求B的碰后速度
3.求B滑行时间t，利用动量定理。解：1.A到最低点速度V1.即碰前速度。动能定理得：
mgh=mv12/2. V1=
2.A返回速度V2，即碰后速度。动量定理得：
- mgh/16=0-mv22/2. V2=3.AB碰撞由动量守恒:mv1=-mv2+5mvB.则VB=
4.对于B利用动量定理：
-μ5mgt=0-5mvB. 则t=2.如图16－4－2所示，光滑轨道的下端离地0.8 m，质量为m的A球从轨道上端无初速度释放，到下端时与质量也为m的B球碰撞，B球碰后做平抛运动，落地点与抛出点的水平距离为0.8 m，则A球释放距轨道下端的高度h可能是( )
A．0.6 m B．1 m C．0.1 m D．0.2 m
0.8m分析：1.A、B碰撞后B做平抛运动，
可求出碰后B的速度。
X=vBt，y=gt2/2 ，则VB=2m/s.碰撞分为：弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞。2.A运动到底端的速度V1.即碰撞前的速度。
由动能定理：mgh=mv12/2. 则v1=√2gh
3.动量守恒：mv1=mvB+mv1/.讨论：当是弹性碰撞时，无能量损失v1/=0，则mv1=mvB。
则h=0.2m当是完全非弹性碰撞，AB有共同速V1/=VB.
则： mv1=2mvB.则h=0.8m
所以：0.2m《h《0.8m是什么碰撞？光滑的水平地面上放着一块质量为M、长度为d的木块，一个质量为m的子弹以水平速度v0射入木块，当子弹从木块中出来后速度变为v1，子弹与木块的平均摩擦力为f.求：
(1)子弹打击木块的过程中摩擦力对子弹做功多少？摩擦力对木块做功多少？
(2)子弹从木块中出来时，木块的位移为多少？
(3)在这个过程中，系统产生的内能为多少？解析：子弹和木块系统动量守恒，设子弹射出是木块速度为V2.
mv0=mv1+MV2. 则V2=m(v0-v1)/M.
1.f对子弹做的功：W1=-fS1=mv12/2-mv02/2
f对木块做的功：W2=fS2=MV22/2=。。。2.S2=……
3.Q=fd有相对滑动，动量守恒，但机械能不守恒系统外无摩擦力，一般认为碰撞过程中子弹、木块皆发生位移，常采用动量守恒和能量守恒求解。3.如图16－4－4所示，在水平面上放置质量为M＝800 g的木块，一质量为m＝50 g的子弹以v0＝170 m/s的水平速度射入木块，最终与木块一起运动．若木块与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，求木块在地面上滑行的距离．(g取10 m/s2)
系统外有摩擦力，一般认为碰撞过程中，木块位移不变，速度突变。碰撞过程采用动量守恒，碰撞后采用能量守恒。△E其他=△E机械能。或动能定理。解析：1.碰撞过程，动量守恒。木块位移不变，二者共同速度V.
mv0=(m+M)V. V=10m/s
2.设木块子弹一起滑行S，停下。动能定理
μ(M+m)gS=0-(M+m)v2/2
则S=25m2．(2010年江苏连云港模拟)在高速公路上发生一起交通事故，一辆质量为1500 kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一质量为3000 kg向北行驶的卡车，碰后两辆车接在一起，并向南滑行了一小段距离停止．根据测速仪的测定，长途客车碰前以20 m/s的速度行驶，由此可判断卡车碰前的行驶速率( )
A．小于10 m/s
B．大于10 m/s，小于20 m/s
C．大于20 m/s，小于30 m/s
D．大于30 m/s，小于40 m/s分析：1.碰后一起向南，则P总/向南，则碰前P总向南，
即P客>P卡。
2.1500×20>3000V卡。选A。4.
3.如图所示，物体A静止在光滑的水平面上，A的左边固定有轻质弹簧，与A质量相等的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞，A、B始终沿同一直线运动，则A、B组成的系统动能损失最大的时刻是( )
A．A开始运动时 B．A的速度等于v时
C．B的速度等于零时 D．A和B的速度相等时分析：1.AB系统动能损失最大的时刻，即弹性势能最大的时刻。
2.AB等速时，弹簧压缩最短
弹性势能最大D完全非弹性碰撞的条件8.
4.如图所示，在真空中一光滑绝缘水平面上，有直径相同的两个金属球A、C，质量mA＝1×10－2 kg、mC＝5×10－3 kg，静止在磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中的C球带正电，电荷量qC＝1.0×10－2 C．在磁场外不带电的A球以速度v0＝20 m/s进入磁场中与C球发生正碰后，C球对水平面的压力恰好为零(g取10 m/s2)，则碰后A球的速度为( )
A．10 m/s B．5 m/s
C．－10 m/s D．－20 m/s解析：1.碰撞过程，水平方向动量守恒
mAV0=mvA+mCVC.
2.对C球：接触后电荷平方。
qc/2.VCB=mcg. 解以上两式。。。。。C碰撞和洛伦磁力的结合洛伦兹力f=qVB9.
5.如图所示，竖直平面内的光滑弧形轨道的底端恰好与光滑水平面相切，质量为M＝2.0 kg的小物块B静止在水平面上．质量为m＝1.0 kg的小物块A从距离水平面高h＝0.45 m的P点沿轨道从静止开始下滑，经过弧形轨道的最低点Q滑上水平面与B相碰，碰后两个物体以共同速度运动．取g＝10 m/s2，求：
(1)A经过Q点时速度的大小v0；
(2)A与B碰后速度的大小v；
(3)碰撞过程中系统(A、B)损失的机械能ΔE.解析：1.对于A。由动能动理：mgh=mv02/2. 则v0=3m/s
2.AB系统动量守恒:mv0=(m+M)v, v=1m/s
3. Q=ΔE=mv02/2-(m+M)v2/2=3J6．小球A和B的质量分别为mA和mB，且mA＞mB.在某高度处将A和B先后从静止释放．小球A与水平地面碰撞后向上弹回，在释放处下方与释放处距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正碰．设所有碰撞都是弹性的，碰撞时间极短．求小球A、B碰撞后B上升的最大高度 BA分析：1.求B碰后上升的最大高度，则必求B的碰后速度
2.AB初、末位置同，则根据机械能守恒定律、AB碰撞前速率同。2.AB碰后速度设为V1、V2.动量守恒：
mAV-mBV=mAv1+mBV24.动能定理：mBgh=mBv22/2，
解以上三式。。。。。3.AB碰撞过程机械能守恒：