沪教版高中物理选修3-5 1.4美妙的守恒定律_学案1

恒口高中2013-2014高二物理学案 乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海


美妙的守恒定律

学习目标 1．理解什么是弹性碰撞和非弹性碰撞，并能进行相应计算。2．了解什么是完全非弹性碰撞，知道发生完全非弹性碰撞时机械能损失最大。
学习重点 弹性碰撞和非弹性碰撞的区别与应用。
学习难点 弹性碰撞和非弹性碰撞的区别与应用。
学习过程
自主学习 1．动量守恒定律的表达式 。2．碰撞是： 。其特点是： ，因此其他外力可以忽略不计，因此动量守恒。 碰撞分为3种类型： 第1种类型—弹性碰撞 ：两物体碰撞后形变能 恢复，则没有能量 ，碰撞前后两小球构成的系统的动能 ，这样的碰撞为 。 第2种类型—非弹性碰撞 ：若两物体碰撞后它们的形变 能完全恢复原状，这时将有一部分动能转化为 能，碰撞前后系统的动能 相等，我们称这样的碰撞为非弹性碰撞。 第3种类型—完全非弹性碰撞 ：两物体碰撞后 在一起（“二合一”），这时系统动能损失 ，这样的碰撞称为 。 应用动量守恒定律解题的基本步骤 ①分析题意确定研究对象（系统） ②分析系统内各物体的受力情况；分清内力和外力，判断系统动量是否守恒 ③规定正方向(一般以原速度方向为正)，确定相互作用始末状态各物体的动量大小、正负； ④由系统内相互作用始末总动量守恒（P1＋P2 = P1′＋P2′）列式求解。 （注意明确正负号对应的方向）3．在物理学中我们学过的守恒定律有： 守恒定律、 守恒定律、 守恒定律、 守恒定律、 守恒定律等。物理学的每一个守恒定律中都有一个守恒量（不变的量），这反映了各种运动形式间的 和 ，表现了物理学的 。
合作探究 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 【例1】在光滑的水平面上，质量为m的小球A以v0的速度运动，质量为3m的小球B静止。发生一维碰撞后，A球碰撞后反弹的速度为以v0／2，求碰撞后B球速度多大？比较碰撞前后系统的动能大小？ 计算：(根据动量守恒定律求解) 思考：碰撞前后机械能守恒吗？ 拓展：若碰撞后结合在一起，两球的速度多大？比较碰撞前后系统的动能大小？ 思考：碰撞前后机械能守恒吗？ 结论：1．弹性碰撞 如果碰撞过程中 ，这样的碰撞叫做弹性碰撞。2．非弹性碰撞 非弹性碰撞：如果碰撞过程中 ，这样的碰撞叫做非弹性碰撞探究点二：发生弹性碰撞的物体碰后的速度与什么有关呢？【例2】在一光滑水平面上有两个质量分别为m1．m2的刚性小球A和B，以初速度v1．v2运动，若它们能发生碰撞（为一维弹性碰撞），碰撞后它们的速度分别为v1' 和v2'。请你得出用m1．m2．v1．v2表达v1'和v2'的公式。 讨论：（1）若m1= m2试求碰撞后两物体的速度v1’和v2’ （2）若m1>> m2试求碰撞后两物体的速度v1’和v2’ （3）若m1<< m2试求碰撞后两物体的速度v1’和v2’ 探究点三：弹性碰撞（有弹簧链接问题）问题：设A．B质量分别为m1．m2，碰前A的速度为v1，B的速度为0，两物体发生弹性碰撞，那么碰撞后A．B的速度v1，v2，是怎样的呢？尝试分析： 第一阶段（压缩阶段）：两物体接触后弹簧被压缩，由此产生弹力，使A物体（ ），B物体（ ），直到两球速度（ ）（A．B相对静止，弹簧压缩完成）。在压缩阶段，系统的动能逐渐（ ），而弹性势能逐渐( )。当两物体速度相等时，系统的势能达到最大，而( )减至最小。但在任意一时刻，系统的( )保持不变。 第二阶段（恢复阶段）：由于弹簧对两物体间的弹力作用，A继续( )，B继续加( )，使B的速度( )A的速度，弹簧形变逐渐( )，当两物体即将分离的瞬间，弹簧恢复到原长，A．B均不受( )作用。在恢复阶段，系统的( )逐渐减少，动能逐渐( )，当弹簧的形变完全消失时，系统的弹性势能为( )，而动能重新达到( )。
达标检测 1．A球的质量是m，B球的质量是2m，它们在光滑的水平面上以相同的动量运动。B在前，A在后，发生正碰后，A球仍朝原方向运动，但其速率是原来的一半，碰后两球的速率比vA′∶vB′为( )A． B． C．2 D． 2．[2009年高考北京理综卷]如图所示，ABC为一固定在竖直平面内的光滑轨道，BC段水平，AB段与BC段平滑连接。质量为m1的小球从高为h处由静止开始沿轨道下滑，与静止在轨道BC段上质量为m2的小球发生碰撞，碰撞前后两球的运动方向处于同一水平线上，且在碰撞过程中无机械能损失。求碰撞后小球m2的速度大小v2．。 3．如图所示，光滑水平直轨道上有三个滑块A．B．C，质量分别为mA＝mC＝2m，mB＝m，A．B用细绳连接，中间有一压缩的轻弹簧(弹簧与滑块不拴接)。开始时A．B以共同速度v0运动，C静止。某时刻细绳突然断开，B被弹开，然后B又与C发生碰撞并粘在一起，最终三滑块速度恰好相同。求B与C碰撞前B的速度。 4．如图所示，质量为M的滑块静止在光滑的水平桌面上，滑块的光滑弧面底部与桌面相切，一质量为m的小球以速度v0向滑块冲来，设小球不能越过滑块，求：（1）小球上升到最高点时，小球和滑块的速度分别为多少？（2）求小球上升的最大高度？


V1

B

M2

M1

A

M1

M2

A

B