16.3动量守恒定律 （二）教案-2022-2023学年高二下学期物理人教版选修3-5

动量守恒定律 【二】 【学习目标】1 1、知道什么是弹性碰撞和非弹性碰撞； 2、知道什么是对心碰撞和非对心碰撞及散射现象； 3、会运用动量守恒定律分析，解决碰撞物体相互作用的问题． 【要点梳理】 要点一、碰撞 1、碰撞及类碰撞过程的特点 （1）时间特点：在碰撞、爆炸等现象中，相互作用时间很短． （2）相互作用力特点：在相互作用过程中，相互作用力先剧增，后剧减，平均作用力很大． （3）动量守恒条件：系统的内力远远大于外力，所以，外力可忽略，系统总动量守恒． （4）位移特点：碰撞、爆炸过程，时间极短，可忽略物体位移．认为物体碰撞、爆炸前后位置不变． （5）能量特点：碰撞过程中，一般伴随机械能损失，碰撞后总动能小于或等于碰撞前总动能 （6）速度特点：碰后必须保证不穿透对方． 2、碰撞的分类 （1）按碰撞过程中动能的损失情况，可将碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞． ①弹性碰撞：碰撞过程中机械能不损失，即碰撞前后系统总动能守恒：． ②非弹性碰撞；碰撞过程中机械能有损失，系统总动能不守恒：． ③完全非弹性碰撞：碰撞后两物体“合”为一体，具有共同的速度，这种碰撞动能损失最大． （2）按碰撞前后，物体的运动方向是否沿同一条直线，可将碰撞分为正碰和斜碰． ①正碰：碰撞前后，物体的运动方向在同一条直线上，也叫对心碰撞． ②斜碰：碰撞前后，物体的运动方向不在同一条直线上，也叫非对心碰撞． ③散射：指微观粒子之间的碰撞． 要点二、碰撞问题的处理方法 1、解析碰撞问题的三个依据 （1）动量守恒，（2）动能不增加， （3）速度要符合情境： 若碰前两物体同向运动，则：，否则无法实现碰撞；，否则碰撞没有结束． 如果碰前两物体是相向运动，则碰后，两物体的运动方向不可能都不改变，除非两物体碰撞后速度均为零． 2、爆炸问题 爆炸过程：系统内物体的相互作用力（内力）很大，持续时间很短，合外力的冲量几乎为零，所以爆炸过程中可以近似认为动量守恒．爆炸过程中有其他形式的能转化为动能，过程中系统动能增加． 要点三、弹性正碰 守恒情况：同时满足动量守恒和能量守恒：且 结论： （1）若，和都是正值，表示和都与方向相同。 （2）若，为负值，表示与方向相反，被弹回． （3）若，则有，，即碰后两球速度互换． 【典型例题】1 类型一、分方向动量守恒 例1、从倾角为、长的光滑斜面上滑下质量为的货包，掉在质量为的小车里（如图）．若小车与水平面之间的动摩擦因数，小车能前进多远?（） 类型二、完全非弹性碰撞 例2、光滑水平面上有一静止的质量为的木板，现有一颗质量为、速率为的子弹沿水平方向击中木板，进入木板的深度为（未穿出），且冲击过程中阻力恒定。问： （1）子弹与木板的阻力多大？在这个过程中，木板的位移是多少？（2）冲击时间是多少？ （3）这个过程中产生的热量是多少？ 举一反三： 【变式】如图所示，滑块、质量均为，滑块质量为.开始时、分别以速度、的速度沿光滑水平轨道向固定在右侧挡板运动，现将无初速地放在上，并与粘合不分开，此时与相距较近，与挡板相距足够远.若与挡板碰撞后将以原速率反弹，与碰撞后将粘合在一起.为使能与挡板碰撞两次，、应满足什么条件？ 类型三、碰撞中的可能性问题 例3、质量为的小球，沿光滑水平面以速度与质量为的静止小球发生正碰．碰撞后，球的动能变为原来的，那么小球的速度可能是（ ）． A、 B、 C、 D、 【变式1】在光滑的水平面上一个质量的大球以的速度撞击一个静止在水平面上的质量为的小球。用和表示碰撞后大球和小球的速度，下列几组数据中哪些是可能发生的，哪些是不可能发生，原因是什么？ (1) (2) (3) (4) (5) (6) 【变式2】球的质量为，以某一速度沿光滑水平面向静止的球运动，球的质量为。与发生正碰，碰撞过程中机械能不损失，当球质量取不同值时，则碰撞后（ ） A、当时，球速度最大 B、当时，球动能最大 C、越小球速度越大 D、越大球动量越大 例4、质量相等的、两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，球的动量是，球的动量是，当球追上球时发生碰撞，则碰撞后、两球的动量可能值为：（　 ） A、　　　　 B、 C、　　　 D、 【变式】如图所示，在光滑的水平面上，依次放着质量均为的个小球，小球排列在一条直线上，彼此间隔一定的距离。开始时后面个小球处于静止状态，第一个小球以速度向第二个小球碰去。 （1）若每个小球碰撞都是弹性的，则碰后各小球的运动情况。 （2）若它们先后都粘合到一起向前运动。由于连续碰撞，求系统损失的机械能？ 类型四、碰撞中的动量与其它运动的结合 例5、如图所示，质量为的平板车高，质量为的小物块的大小不计，位于平板车的