人教版高中物理选修3-5课件：16.4碰撞
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-5课件：16.4碰撞 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 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 | 2019-04-01 08:32:15 | ||
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文档简介
课件44张PPT。飞机坠毁发生爆炸 碰撞是自然界中普遍存在的一种现象，大到宇宙中天体与天体之间的碰撞，小到微观世界粒子与粒子之间的碰撞，日常生活中，我们也能随处可见各种各样的碰撞现象。能否举例说说生活中你所见到过的碰撞现象呢？ 1994年7月，“苏梅克—列维”9号彗星的碎片与木星发生了猛烈碰撞，在木星上留下的“伤痕”几乎达到地球的大小；微观粒子之间的碰撞甚至能使一种粒子转化为其他粒子…… 第四节碰撞1.知识与技能 了解不同类型的碰撞，认识碰撞的特点。
理解碰撞类问题的处理思想。
会用动量守恒定律定量分析一维弹性碰撞的特点。
会定性分析二维弹性碰撞，了解中子的发现过程。 通过探究一维弹性碰撞的特点，体验科学探究的过程（由简单到复杂），掌握科学探究的方法（理论和实验相结合）。
理解从研究宏观碰撞到微观碰撞的引申思路，体验这种引申的重大意义，并进一步感受动量守恒定律的普适性。2. 过程与方法 培养实事求是和理论联系实际的品质。在理论与实验探究中，培养学生合作、交流的意识。
通过了解中子的发现过程，体验科学的猜想(卢瑟福预言中子的存在)和科学精神(合作与交流)的重要性。
?3. 情感态度与价值观重点
碰撞类问题的处理思想以及一维弹性碰撞的定量分析。
难点
通过定性研究二维弹性碰撞，理解从研究宏观碰撞到微观碰撞的引申思路。1、弹性碰撞和非弹性碰撞
2、对心碰撞和非对心碰撞3、散射1、弹性碰撞和非弹性碰撞 如图所示：一个钢球与另一个静止的钢球相碰，如果两个钢球的质量相等，第一个钢球停止运动，第二个钢球能摆到同样的高度，说明这个碰撞过程中没有能量损失，碰撞过程能量守恒。 两个物体的质量都是m，碰撞以前一个物体静止，另一个以速度v向它撞去。碰撞后两个物体黏在一块儿，成为一个质量为2m的物体，以速度v′。 这个过程中能量守恒吗？碰撞过程中动量守恒
mv=2mv ′ V ′ =v/2
碰前动能：Ek=mV2 ′ 2
碰后动能：E ′ k=mV ′ 2/2=mV2/8
碰撞过程中动量守恒、动能不守恒。两小球发生碰撞（1）、定义： 如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞，如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。
（2）、注意： 碰撞后两物体粘在一起的碰撞叫完全非弹性碰撞。这种碰撞机械能损失最大。 （3）、 物体m1以速度v1与原来静止的物体m2碰撞，碰撞后他们的速度分别为v1 ′和v2 ′则表达式是：当两个物体质量相等 表示第一个物体的速度由v1变为零，而第二个物体由静止开始运动，运动的速度等于第一个物体原来的速度。当第一个物体的质量比第二个物体的质量大的多时： 表示碰撞后第一个物体的速度没有改变，而第二个物体以2v1的速度被撞出去。当第一个物体的质量比第二个物体小的多时： 表示碰撞后第一个物体被撞回去，医院来的方向运动，而第二个物体仍然静止。碰撞过程中系统动量守恒 弹性碰撞中没有机械能损失 若v2=0时，结论与前面的是否相同？碰撞后B相对于A的速度与碰撞前B相对于A的速度大小相等，方向相反 碰撞后A相对于B的速度与碰撞前A相对于B的速度大小相等，方向相反 由动量和能量关系又可得出：2、对心碰撞和非对心碰撞 （1）、定义： 一个运动的球与一个静止的球碰撞，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同一条直线上，碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线。这种碰撞称为正碰，也叫对心碰撞。两小球发生对心碰撞碰撞前碰撞后 一个运动的球与一个静止的球碰撞，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上，碰撞后两球的速度都会偏离原来两球心的连线。这种碰撞称为非对心碰撞。两小球发生非对心碰撞碰撞前碰撞后 发生对心碰撞的两个物体，碰撞前后的速度都沿同一条直线，他们的动量也都沿这条直线，可以在这个方向上应用动量守恒定律。 发生非对心碰撞的两个物体，碰撞前后的速度不与原来的速度在同一条直线所以非对心碰撞是平面内的二维问题。3、散射（1）、定义： 微观粒子的碰撞叫做散射 1、如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞，如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。
2、碰撞后两物体粘在一起的碰撞叫完全非弹性碰撞。这种碰撞机械能损失最大。“两动”弹性碰撞“一动一静”弹性碰撞动量对比速度能量（2007全国理综卷Ⅰ24） 1、如图所示，质量为m的由绝缘材料制成的球与质量为M=19m的金属球并排悬挂。现将绝缘球拉至与竖直方向成θ=600的位置自由释放，下摆后在最低点与金属球发生弹性碰撞。在平衡位置附近存在垂直于纸面的磁场。已知由于磁场的阻尼作用，金属球将于再次碰撞前停在最低点处。求经过几次碰撞后绝缘球偏离竖直方向的最大角度将小于450。 解：设小球m的摆线长度为l小球m在下落过程中与M相碰之前满足机械能守恒： 解得： 说明小球被反弹，而后小球又以反弹速度和小球M发生碰撞，满足： 解得：所以 最多碰撞3次（2007山东理综38题⑵问）
2、在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。中子在重水中可与 21H核碰撞减速，在石墨中与 126C核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？靶核质量为M，由动量守恒定律及动能守恒得解得： 2007全国Ⅱ·理综24（19分）
3、用放射源钋的α射线轰击铍时，能发射出一种穿透力极强的中性射线，这就是所谓铍“辐射”。1932年，查德威克用铍“辐射”分别照射（轰击）氢和氮（它们可视为处于静止状态），测得照射后铍“辐射”方向高速运动的氢核和氮核的速度之比为7.0。查德威克假设铍“辐射”是由一种质量不为零的中性粒子构成的，从而通过上述实验在历史上首次发现了中子。假定铍“辐射”中的中性粒子与氢或氮发生弹性正碰，试在不考虑相对论效应的条件下计算构成铍“辐射”的中性粒子的质量。（质量用原子质量单位等于一个12C原子量的十二分之一。取氢核和氮核的质量分别为1.0 。）（直接运用碰撞知识解题）由动量守恒与动能守恒得：解得：同理，对于质量为mN的氮核，其碰后速度为得： 1、甲乙两船自身质量为120 kg，都静止在静水中，当一个质量为30 kg的小孩以相对于地面6 m/s的水平速度从甲船跳上乙船时，不计阻力，甲、乙两船速度大小之比v甲∶v乙=_______ 5：4 2、质量m1=1 kg的物体，以某一初速度在水平面上滑行，与另一物体相碰，碰撞前后它们的位移随时间变化的情况如图所示.若取g=10 m/s2，则m2=_______kg.3 3、A、B两球在光滑水平面上做相向运动，已知mA＞mB.当两球相碰后，其中一球停止，则可以断定（ ）
A．碰前A的动量等于B的动量
B．碰前A的动量大于B的动量
C．若碰后A的速度为零，则碰前A的动量大于B的动量
D．若碰后B的速度为零，则碰前A的动量大于B的动量C 4、放在光滑水平面上的A、B两小车中间夹着一个压缩轻质弹簧，用两手分别控制小车使小车处于静止状态.下列说法中正确的是（ ）
A．两手同时放开后，两车的总动量为零
B．先放开右手，后放开左手，两车的总动量为零
C．先放开左手，后放开右手，两车的总动量为零
D．两手放开有先后，两车总动量不守恒 AD 1、解：根据动量守恒定律知：滑块的速度大小为5cm/s。方向与质量为600g的滑块的速度的方向相同。
2、解：根据机械能守恒定律知B的最大速度为0.5v碰撞后两者一起运动，有动量守恒定律知：B的速度在0.25v和0.5v之间。 3、解答：由于碰撞是弹性的。根据机械能守恒定律和动量守恒定律求的二者的速度分别为：600m/s和160m/s
4、解答：核电站常用石墨作为中子减速剂。
5、解答：设位置粒子的质量为m，氢与碳发生弹性碰撞根据动量守恒定律得出未知粒子的质量氢原子质量的1.16倍。
理解碰撞类问题的处理思想。
会用动量守恒定律定量分析一维弹性碰撞的特点。
会定性分析二维弹性碰撞，了解中子的发现过程。 通过探究一维弹性碰撞的特点，体验科学探究的过程（由简单到复杂），掌握科学探究的方法（理论和实验相结合）。
理解从研究宏观碰撞到微观碰撞的引申思路，体验这种引申的重大意义，并进一步感受动量守恒定律的普适性。2. 过程与方法 培养实事求是和理论联系实际的品质。在理论与实验探究中，培养学生合作、交流的意识。
通过了解中子的发现过程，体验科学的猜想(卢瑟福预言中子的存在)和科学精神(合作与交流)的重要性。
?3. 情感态度与价值观重点
碰撞类问题的处理思想以及一维弹性碰撞的定量分析。
难点
通过定性研究二维弹性碰撞，理解从研究宏观碰撞到微观碰撞的引申思路。1、弹性碰撞和非弹性碰撞
2、对心碰撞和非对心碰撞3、散射1、弹性碰撞和非弹性碰撞 如图所示：一个钢球与另一个静止的钢球相碰，如果两个钢球的质量相等，第一个钢球停止运动，第二个钢球能摆到同样的高度，说明这个碰撞过程中没有能量损失，碰撞过程能量守恒。 两个物体的质量都是m，碰撞以前一个物体静止，另一个以速度v向它撞去。碰撞后两个物体黏在一块儿，成为一个质量为2m的物体，以速度v′。 这个过程中能量守恒吗？碰撞过程中动量守恒
mv=2mv ′ V ′ =v/2
碰前动能：Ek=mV2 ′ 2
碰后动能：E ′ k=mV ′ 2/2=mV2/8
碰撞过程中动量守恒、动能不守恒。两小球发生碰撞（1）、定义： 如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞，如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。
（2）、注意： 碰撞后两物体粘在一起的碰撞叫完全非弹性碰撞。这种碰撞机械能损失最大。 （3）、 物体m1以速度v1与原来静止的物体m2碰撞，碰撞后他们的速度分别为v1 ′和v2 ′则表达式是：当两个物体质量相等 表示第一个物体的速度由v1变为零，而第二个物体由静止开始运动，运动的速度等于第一个物体原来的速度。当第一个物体的质量比第二个物体的质量大的多时： 表示碰撞后第一个物体的速度没有改变，而第二个物体以2v1的速度被撞出去。当第一个物体的质量比第二个物体小的多时： 表示碰撞后第一个物体被撞回去，医院来的方向运动，而第二个物体仍然静止。碰撞过程中系统动量守恒 弹性碰撞中没有机械能损失 若v2=0时，结论与前面的是否相同？碰撞后B相对于A的速度与碰撞前B相对于A的速度大小相等，方向相反 碰撞后A相对于B的速度与碰撞前A相对于B的速度大小相等，方向相反 由动量和能量关系又可得出：2、对心碰撞和非对心碰撞 （1）、定义： 一个运动的球与一个静止的球碰撞，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同一条直线上，碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线。这种碰撞称为正碰，也叫对心碰撞。两小球发生对心碰撞碰撞前碰撞后 一个运动的球与一个静止的球碰撞，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上，碰撞后两球的速度都会偏离原来两球心的连线。这种碰撞称为非对心碰撞。两小球发生非对心碰撞碰撞前碰撞后 发生对心碰撞的两个物体，碰撞前后的速度都沿同一条直线，他们的动量也都沿这条直线，可以在这个方向上应用动量守恒定律。 发生非对心碰撞的两个物体，碰撞前后的速度不与原来的速度在同一条直线所以非对心碰撞是平面内的二维问题。3、散射（1）、定义： 微观粒子的碰撞叫做散射 1、如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞，如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。
2、碰撞后两物体粘在一起的碰撞叫完全非弹性碰撞。这种碰撞机械能损失最大。“两动”弹性碰撞“一动一静”弹性碰撞动量对比速度能量（2007全国理综卷Ⅰ24） 1、如图所示，质量为m的由绝缘材料制成的球与质量为M=19m的金属球并排悬挂。现将绝缘球拉至与竖直方向成θ=600的位置自由释放，下摆后在最低点与金属球发生弹性碰撞。在平衡位置附近存在垂直于纸面的磁场。已知由于磁场的阻尼作用，金属球将于再次碰撞前停在最低点处。求经过几次碰撞后绝缘球偏离竖直方向的最大角度将小于450。 解：设小球m的摆线长度为l小球m在下落过程中与M相碰之前满足机械能守恒： 解得： 说明小球被反弹，而后小球又以反弹速度和小球M发生碰撞，满足： 解得：所以 最多碰撞3次（2007山东理综38题⑵问）
2、在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。中子在重水中可与 21H核碰撞减速，在石墨中与 126C核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？靶核质量为M，由动量守恒定律及动能守恒得解得： 2007全国Ⅱ·理综24（19分）
3、用放射源钋的α射线轰击铍时，能发射出一种穿透力极强的中性射线，这就是所谓铍“辐射”。1932年，查德威克用铍“辐射”分别照射（轰击）氢和氮（它们可视为处于静止状态），测得照射后铍“辐射”方向高速运动的氢核和氮核的速度之比为7.0。查德威克假设铍“辐射”是由一种质量不为零的中性粒子构成的，从而通过上述实验在历史上首次发现了中子。假定铍“辐射”中的中性粒子与氢或氮发生弹性正碰，试在不考虑相对论效应的条件下计算构成铍“辐射”的中性粒子的质量。（质量用原子质量单位等于一个12C原子量的十二分之一。取氢核和氮核的质量分别为1.0 。）（直接运用碰撞知识解题）由动量守恒与动能守恒得：解得：同理，对于质量为mN的氮核，其碰后速度为得： 1、甲乙两船自身质量为120 kg，都静止在静水中，当一个质量为30 kg的小孩以相对于地面6 m/s的水平速度从甲船跳上乙船时，不计阻力，甲、乙两船速度大小之比v甲∶v乙=_______ 5：4 2、质量m1=1 kg的物体，以某一初速度在水平面上滑行，与另一物体相碰，碰撞前后它们的位移随时间变化的情况如图所示.若取g=10 m/s2，则m2=_______kg.3 3、A、B两球在光滑水平面上做相向运动，已知mA＞mB.当两球相碰后，其中一球停止，则可以断定（ ）
A．碰前A的动量等于B的动量
B．碰前A的动量大于B的动量
C．若碰后A的速度为零，则碰前A的动量大于B的动量
D．若碰后B的速度为零，则碰前A的动量大于B的动量C 4、放在光滑水平面上的A、B两小车中间夹着一个压缩轻质弹簧，用两手分别控制小车使小车处于静止状态.下列说法中正确的是（ ）
A．两手同时放开后，两车的总动量为零
B．先放开右手，后放开左手，两车的总动量为零
C．先放开左手，后放开右手，两车的总动量为零
D．两手放开有先后，两车总动量不守恒 AD 1、解：根据动量守恒定律知：滑块的速度大小为5cm/s。方向与质量为600g的滑块的速度的方向相同。
2、解：根据机械能守恒定律知B的最大速度为0.5v碰撞后两者一起运动，有动量守恒定律知：B的速度在0.25v和0.5v之间。 3、解答：由于碰撞是弹性的。根据机械能守恒定律和动量守恒定律求的二者的速度分别为：600m/s和160m/s
4、解答：核电站常用石墨作为中子减速剂。
5、解答：设位置粒子的质量为m，氢与碳发生弹性碰撞根据动量守恒定律得出未知粒子的质量氢原子质量的1.16倍。