1、高二物理集体备课组共案 选修 3-5 NO.16.4-5 执笔：侯付永1班级： 组别： 姓名： 组内评价： 教师评价： 164-5 碰撞 反冲运动 火箭 课型 新授课 【学习目标】1、认识弹性碰撞与非弹性碰撞，认识对心碰撞与非对心碰撞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、机械能守恒定律的应用。3、了解散射和中子的发现过程，体会理论对实践的指导作用，进一步了解动量守恒定律的普适性。4、知道反冲运动和火箭的工作原理，了解反冲运动的应用。【学习重点】 1、 用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题2、 运用动量守恒定律认识反冲运动的物理实质【学习难点】 1、对各种碰撞问题的
2、理解2、动量守恒定律的应用【自主学习】一、弹性碰撞和非弹性碰撞（阅读教材 P17-19 相关内容）1、两个(或两个以上)物体相遇，物体之间的相互作用仅持续一个极为短暂的时间，而运动状态发生显著变化，这种现象称为碰撞。碰撞是一个基本，十分重要的物理模型，其特点是： 由于物体在发生碰撞时，所用时间极短，因此在计算物体运动时间时，通常把碰撞时间忽略不计；在碰撞这一极短的时间内，物体的位置是来不及改变的，因此我们可以认为物体在碰撞中位移为零。 因碰撞时间极短，相互作用的内力大于外力，所以系统在碰撞过程中动量守恒。 在碰撞过程中，系统总动能只有减少或者不变，而绝不会增加，即不能违背能量守恒原则。如弹性碰
3、撞同时满足 、 守恒；非弹性碰撞只满足 守恒，而不满足 守恒（系统的动能减少） 。 2、碰撞分类（两物体相互作用，且均设系统合外力为零）按碰撞前后系统的动能损失分类，碰撞可分为 、 和 如果碰撞过程中 ，这样的碰撞叫做弹性碰撞。弹性碰撞前后系统 其基本方程为、 、 非弹性碰撞：如果碰撞过程中 ，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。完全非弹性碰撞：是非弹性磁撞的特例，特点是碰后粘在起(或碰后具有共同的速度) 。完全非弹性碰撞有两个主要特征. 、碰撞过程中系统的动能损失 、碰后两物体速度 3、形变与恢复在弹性形变增大的过程中，系统中两物体的总动能 ，弹性势能 ，在形变减小（恢复）的过程中，系统的弹性势能 ，
4、总动能 在系统形变量最大时，两物体速度 若形变不能完全恢复，则相互作用过程中产生的内能增量等于 二、对心碰撞和非对心碰撞（阅读教材 P19 相关内容）4、对心碰撞：两球碰撞时，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线 ，碰撞之后两球的速度 ，这种碰撞称为对心碰撞，也叫 。 注意：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，它们的动量也都 ，在这个方向上 守恒。5、非对心碰撞：两球碰撞时，碰撞之前的运动速度与两球心的连线不在 ，碰撞之后两球的速度都会 原来两球心的连线。这种碰撞称为非对心碰撞，也叫斜碰。斜碰也遵循动量守恒定律，但情况较复杂，可以将小球速度沿 和垂直 两个方向分解，在这两个方向
5、上应用 定律列式求解。6、教材 P20“思考与讨论”？三、散射（阅读教材 P20 相关内容）7、散射：在粒子物理和核物理中，常常使一束粒子射人物体，粒子与物体中的微粒碰撞。这高二物理集体备课组共案 选修 3-5 NO.16.4-5 执笔：侯付永2些微观粒子相互接近时 ，这种微观粒子的碰撞叫做散射。由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小，所以多数粒子在碰撞后 。8、在用 粒子轰击金箔时， 粒子与金原子核碰撞(并不直接接触 )后向各个方向飞出，即发生 微观粒子之间的碰撞通常被视为完全弹性碰撞，遵从 守恒 及前后动能 英国物理学家查德威克利用弹性碰撞理论成功地发现了 四、反冲（阅读教材 P22 相
6、关内容）9、一个静止的物体在_的作用下分裂为两个部分，由动量守恒定律可知：一部分向某个方向运动，而另一部_运动，我们称为反冲。此时动量守恒定律的表达式可表示为：_。10、反冲现象在生活中有着广泛的应用，比如灌溉喷水器、反击式水轮机、喷气式飞机、火箭等，但我们也要 反冲现象存在着弊端，用枪射击时，子弹向前飞去，由于反冲现象枪身会 ，从而影响射击的 。五、火箭（阅读教材 P23-24 相关内容）11、工作原理：火箭的飞行应用了 的原理，火箭的燃料点燃后燃烧生成的高温燃气以很大的速度 喷出，火箭由于反冲而向前运动。12、教材 P23“思考与讨论”？13、影响火箭获得速度大小的因素有两个：（1）_；（
7、2）质量比（火箭_的质量与火箭_质量之比）。_越大，_越大，火箭最终获得的速度就越大。14、现代火箭主要用来发射探测仪器、常规弹头或核弹头、人造卫星或宇宙飞船，即利用火箭作为运载工具。【合作探究】1、 分析教材 P17“思考与讨论” ，理解碰撞中的能量关系。2、 【探究弹性碰撞表达式】在一光滑水平面上有两个质量分别为 m1、m 2 的刚性小球 A 和 B，以初速度 v1、v 2 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、m 2、v 1、v 2 表达 v1和 v2的公式。推导：动量守恒表达式 动能守恒表达式 解上述两方程得 = 1= 2若
8、 B 物体静止，即 v2=0，上式可简化为：= = 1 2若 m1=m2，即两物体的质量相等，根据上两式有= = 1 2表示碰后第一个物体静止，第二个物体以碰前第一个物体的速度运动。即两物体碰后交换了速度。若 m1 m2，则有 m1-m2 m1，m 1+m2 m1。代入上两式有： = = 1 2表示碰后大物体的速度没有变化，小物体以二倍速度被撞出去。若 m1 m2，则有 m1-m2 -m2， 0。代入上两式得： 211+2 = = 1 2表示碰后小物体被原速撞了回来，大物体仍然静止。3、 【探究完全非弹性碰撞】如图所示，有一质量为 m 的物体 B 静止在光滑水平面上，另一质量也为 m 的物体
9、A 以初速度 v0 匀速向 B 运动，两物体相撞后粘在一起运动，试求碰撞中产生的内能？分析：（1）题中主要涉及哪两个问题： ：两物体发生完全非弹性碰撞。 能的转化和守恒：系统动能的减少转化为系统的 。（2）设碰后的共同速度为 v，取物体 A 运动方向为正方向。则由动量守恒定律： 由能的转化和守恒知产生的内能 Q= - = 。前 后（3）什么样的情形我们也可以按完全非弹性碰撞来处理？（说明如下各图中的情形）高二物理集体备课组共案 选修 3-5 NO.16.4-5 执笔：侯付永3（4）上述各情形处理成完全非弹性碰撞后，系统动能的减小量是不是一定转化为内能？4、边解边悟例 1、在光滑的水平面上有三个
10、完全相同的小球排成一条直线2、3小球静止，并靠在一起，1 球以速度 v0射向它们，如图所示设碰撞过程不损失机械能，则碰后三个小球的速度为多少？练习 1：有光滑圆弧轨道的小车质量为 M =3kg，静止在光滑水平地面上，圆弧下端水平，有一质量为 m=1kg 的小球以水平初速度 v=4m/s 滚上小车，如图所示求小球又滚下小车分离时二者的速度?例 2、如图所示，P 物体与一个连着弹簧的 Q 物体正碰，碰撞后 P 物体静止，Q 物体以 P 物体碰撞前速度 v 离开，已知 P 与 Q 质量相等，弹簧质量忽略不计，那么当弹簧被压缩至最短时，下列的结论中正确的应是 ( )A、P 的速度恰好为零 B、 P 与
11、 Q 具有相同速度C、 Q 刚开始运动 D、Q 的速度等于 v 练习 2：在光滑水平面上，有 A、B 两个小球向右沿同一直线运动，取向右为正，两球的动量分别是 pA=5kgm/s，p B=7kg m/s，如图所示若能发生正碰，则碰后两球的动量增量 p A、p B 可能是 （ ）A、p A=-3kgm/s；p B =3kgm/sB、p A=3kgm/s；p B =3kgm/sC、 p A=-10kgm/s；p B =10kgm/sD、p A=3kgm/s；p B =-3kgm/s例 3、一火箭喷气发动机每次喷出 m=200 g 的气体，气体离开发动机喷出时的速度 v=1 000 m/s，设火箭质
12、量 M=300 kg，发动机每秒喷气 20 次.(1)当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？(2)运动第 1 s 末，火箭的速度多大？练习 3：设火箭飞行时在极短时间内喷射燃气的质量为 m,喷出的燃气相对喷气前的火箭的速度为 u，喷出燃气后火箭的质量为 M。计算火箭喷气后的速度。例 4、人船模型：如图 16-5-1 所示，长为、质量为的小船停在静水中，质量为的人从静止开始从船头走到船尾，不计水的阻力，求船和人对地面的位移各为多少？练习 4：气球质量为 200 kg，载有质量为 50 kg 的人，静止在空中距地面 20 m 高的地方，如图所示，气球下方悬根质量可忽略不计的绳子，此人想从气球上沿绳慢
13、慢下滑至地面，为了安全到达地面，则这根绳长至少为多少米？(不计人的高度)【随堂测评】1、一质量为 M 的平板车以速度 v 在光滑水平面上滑行，质量为 m 的烂泥团从离车 h 高处自由下落，恰好落到车面上，则小车的速度大小是 ( )A仍是 v B 大于 v C 小于 v D无法判断2、如图所示，A、B 两物体的质量比 mAm B=32，它们原来静止在平板车 C 上，A、B 间有一根被压缩了的弹簧，A、B 与平板车上表面间动摩擦因数相同，地面光滑.当弹簧突然释放后，则有 （ ）A.A、B 系统动量守恒 B.A、B、C 系统动量守恒C.小车向左运动 D.小车向右运动3、质量相同的 A、B 两木块从同
14、一高度自由下落，当 A 木块落至某一位置时被水平飞来的子弹v0 2 3 1 图 1 图 1 图 3 图 2 图 5 图 6 图 3 V1 V2高二物理集体备课组共案 选修 3-5 NO.16.4-5 执笔：侯付永4很快的击中（设子弹未穿出），则 A、B 两木块在空中的运动时间 ta、t b的关系是 （ ）A. ta=tb B. tatb C. tatb D.无法比较4、质量为 M 的小车原来静止在光滑水平面上，小车 A 端固定一根轻弹簧，弹簧的另一端放置一质量为 m 的物体 C，小车底部光滑，开始让弹簧处于压缩状态，当弹簧释放后，物体 C 被弹出向小车 B 端运动，最后与 B 端粘在一起，下列
15、说法中正确的是 ( )A物体离开弹簧时，小车向左运动B物体与 B 端粘在一起之前，小车的运动速率与物体 C 的运动速率之比为 m/MC物体与 B 端粘在一起后，小车静止下来D物体与 B 端粘在一起后，小车向右运动5、如图所示，具有一定质量的小球 A 固定在轻杆一端，另一端挂在小车支架的 O 点。用手将小球拉至水平，此时小车静止于光滑水平面上，放手让小球摆下与 B处固定的橡皮泥碰击后粘在一起，则在此过程中小车将 ( )A向右运动 B向左运动C静止不动 D小球下摆时，车向左运动后又静止6、一只青蛙，蹲在置于水平地面上的长木板一端，并沿板的方向朝另一端跳，在下列情况下，青蛙一定不能跳过长木板的是 （
16、 ） A木板的上表面光滑而底面粗糙 B木板的上表面粗糙而底面光滑C木板的上下表面都粗糙 D木板的上下表面都光滑7、下列运动属于反冲运动的是 （ ）A、乒乓球碰到墙壁后弹回 B、发射炮弹后炮身后退C、喷气式飞机喷气飞行 D、火箭的发射8、带有 14 光滑圆弧轨道质量为 M 的滑车静止置于光滑水平面上，如图所示，一质量也 为M 的小球以速度 v0 水平冲上滑车，到达某一高度后，小球又返回车的左端，则 ( )A 小球以后将向左做平抛运动B小球以后将做自由落体运动C此过程小球对小车做的功为 Mv02/2D小球在弧形槽上升的最大高度为 vo2/2g；9、甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动，已知它们的动量
17、分别是 5 kgm/s 和 7 kgm/s，甲追上乙并发生碰撞，碰撞后乙球的动量变为 10kgms ，则两球质量 与 的关系可能是（ 甲 乙） A、m 乙 =m 甲 B、m 乙 =2m 甲C、 4m 甲 =m 乙 D、m 乙 =6m 甲10、长为 1m 的细绳，能承受的最大拉力为 46N， 用此绳悬挂质量为 099kg 的物块处于静止状态，如图所示，一颗质量为 10g 的子弹，以水平速度 vo 射入物块内，并留在其中。若子弹射入物块内时细绳恰好不断裂，g 取 10m/s2，则子弹射入物块前速度v。最大为 m/s。11、质量为 m1=1000g 的鸟在空中水平飞行，离地高 h=20m，速度 v1
18、=6m/s,突然被一颗质量为m2=20g、沿水平方向以速度 v2=300m/s 同向飞行的子弹击中，假定子弹留在鸟体内，鸟立即死去，取 g=10m/s2,问：（1）鸟被击中后，经多少时间落地；（2）鸟落地处离被击中处的水平距离是多少？12、在光滑的水平面上，质量为 m1 的小球 A 以速度 vo 向右运动。在小球 A 的前方 O 点有一质量为 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=15PO。假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性碰撞，求两小球质量之比
19、 mlm 2 ，来源:学 +科+网来源:学科网 ZXXK13、一质量为 2m 的物体 P 静止于光滑水平地面上，其截面如图所示。图中 ab 为粗糙的水平面，长度为 L；bc 为一光滑斜面，斜面和水平面通过与 ab 和 bc 均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接。现有一质量为 m 的木块以大小为 v0 的水平初速度从 a 点向左运动，在斜面上上升的最大高度为 h，返回后在到达 a 点前与物体 P 相对静止。重力加速度为 g。求（i）木块在 ab 段受到的摩擦力 f；（ii）木块最后距 a 点的距离 s。14、如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货物）分别为 10m、12m，两船沿同一直线同一方
20、向运动，速度分别为 2v0、v 0。为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为 m 的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度。 （不计水的阻力） 15、如图所示，A 、 B 两物块，质量均为 3.0，它们间有一被压缩的轻弹簧，弹簧两端分别固定在 A、 B 上，以轻绳拉住，使 A、 B 静止于光滑水平面上，并使 A 靠着竖直壁,已知被压缩弹簧的弹性势能为 24J，烧断细线。求：（1 ）壁对 A 的冲量；（2 ）试证明：A 离开墙后，动量方向保持不变；（3 ）求 A 的最大动量。图 634高二物理集体备课组共案 选修 3-5 NO.16.4-5 执笔：侯付永316、教材 P21“问题与练习”1、2、3、4、5、6 题和教材 P24“问题与练习”1、2、3 题。
