1.5碰撞 导学案-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

高二物理组 动量守恒定律 §1.5 碰 撞 【学习目标】 1．认识弹性碰撞与非弹性碰撞 2．通过体会碰撞中动量守恒、机械能守恒与否，体会动量守恒定律、机械能守恒定律应用。 【学习过程】弹性碰撞和非弹性碰撞 例：质量m1=10g的小球在光滑的水平面上以v1=30cm/s的速度向右运动，恰遇上质量m2=50g的小球以v2=10cm/s的速度向左运动。碰撞后，小球m2恰好静止。那么碰撞后小球m1的速度多大？方向如何？ 思考：碰撞前后机械能变化吗？有没有碰撞前后机械能不变的呢？ 1．弹性碰撞 如果碰撞过程中 ，这样的碰撞叫做弹性碰撞。 举例：通常情况下的钢球、玻璃球等坚硬物体之间的碰撞及分子、原子等之间的碰撞皆可视为弹性碰撞。 注意：弹性碰撞后物体不发生永久形变，不裂成碎片，不粘在一起，不发生热传递及其他变化。 2．非弹性碰撞 (1)非弹性碰撞：如果碰撞过程中 ，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。 (2)完全非弹性碰撞：是非弹性碰撞的特例，这种碰撞的特点是碰后粘在—起(碰后具有共同的速度)，其动能损失最大。（试试如何推导？） 注意：碰撞后发生永久性形变、粘在一起、摩擦生热等的碰撞往往为非弹性碰撞。 3．碰撞和爆炸 共同点： 区别： 例练：质量为m1、速度为v1的物体，与静止的质量为m2的物体发生弹性正碰，求碰撞后两个物体的速度。 动量守恒定律：m1v1＝ ； 能量守恒定律：m1v12＝m1v1′2＋m2v2′2 碰后两个物体的速度分别为 v1′＝ ，v2′＝ (1)若m1>m2，v1′和v2′都是正值，表示v1′和v2′都与v1方向同向．(若m1≫m2，v1′＝v1，v2′＝2v1，表示m1的速度不变，m2以2v1的速度被撞出去) (2)若m1<m2，v1′为负值，表示v1′与v1方向 ，m1被弹回．(若m1≪m2，v1′＝－v1，v2′＝0，表示m1被反向以原速率弹回，而m2仍静止) (3)若m1＝m2，则有v1′＝ ，v2′＝ ，即碰撞后两球速度 ． 练习1 在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速率v0向右运动。在小球的前方o点处有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图所示。小球A与小球B发生正碰后小球A、B均向右运动。小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇，PQ＝1.5OP。假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的，求两小球质量之比m1/m2。 练习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。中子在重水中可与核碰撞减速，在石墨中与核碰撞减速。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？ 练习3 一个物体静置于光滑水平面上，外面扣一质量为M的盒子，如图1所示。现给盒子一初速度v0 此后，盒子运动的v--t图象呈周期性变化，如图2所示。请据此求盒内物体的质量。 练习4： 光滑水平面轨道上有三个滑块A、B、C，质量分别为mA=mC=2m，mB=m，A、B用细绳连接，中间有一压缩弹簧 (弹簧与滑块不栓接)。开始A、B以共同速度v运动，C静止。某时刻细绳突然断开，A、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。 练习5 如图所示，滑块A、C质量均为m，滑块B质量为3m/2。开始时A、B分别以v1和v2的速度沿光滑水平轨道向固定在右侧的挡板运动，现将C无初速地放在A上，并与A粘合不再分开，此时A与B相距较近，B与挡板相距足够远。若B与挡板碰撞将以原速率反弹，A与B碰撞将粘合在一起。为使B能与挡板碰撞两次， v1 、v应满足什么关系？ 练习6： 如图所示，光滑水平直轨道上放置长木板B和滑块C，滑块A置于B的左端，且A、B间接触面粗糙，三者质量分别为mA = 1 kg 、mB = 2 kg、 mC = 23 kg 。开始时 A、B一起以速度v0 =10 m/s向右运动，与静止的C发生碰撞，碰后C向右运动，又与竖直固定挡板碰撞，并以碰前速率弹回，此后B与C不再发生碰撞。已知B足够长，A、B、C最终速度相等。求B与C碰后瞬间B的速度大小。 高二物理 第3页(共4页)