1、 第 4节 碰撞 教材分析不要把这节当做新的知识点，应该把它看成动量守恒定律和机械能守恒定律的习题课。 本节回顾第 1节的演示实验，提出了弹性碰撞的概念，进而提出非弹性碰撞的概念。通过 “ 思考与讨论 ”，进行理论推导，从而解释了第 1节的演示实验。明确对心碰撞和非对心碰撞的概念，进一步介绍了微观粒子的碰撞现象 散射。最后介绍了中子的发现过程，让学生进一步了解动量守恒定律的应用。 引入思路：碰撞问题，遵循动量守恒定律学生已经明确，这时可以向学生提出两个物体碰撞前后其能量是否守恒的问题。因为在处理碰撞问题过程中，学生往往关注的是动量及动量守恒定律的应用，而对系统的总能量是否守恒的问题容易忽视。探
2、究： P14思考与讨论在本章第一节开始的演示中，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。碰撞过程中能量总要守恒吗？下面分析一个例子。如图 16.4-1，两个物体的质量都是 m， 碰撞以前一个物体静止，另一个以速度 v向它撞去。碰撞以后两个物体粘在一起，成为一个质量为 2m的物体，以速度 v继续前进。这个碰撞过程中能量（总动能）守恒吗？可以先根据动量守恒定律求出碰撞后的共同速度 v，用 v表示它，然后分别计算碰撞前后的总动能。实质上又是一个科学探究过程（理论探究 ）图 16.4-1碰
3、撞后两个物体结合在一起，碰撞过程中能量守恒吗？【 例 1】 质量 m1=10g的小球在光得的水平面上以 v1=30cm s的速度向右运动，恰遇上质量 m2=50 g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 ?探究过程： P15思考与讨论 我们的任务是得出用 m1、 m2、 v1表达 v1 和 v2 的公式。碰撞过程都要遵从动量守恒定律 弹性碰撞中没有机械能损失 两个方程联立，把 v1 和 v2 作为未知量解出来就可以了。 （ 落实探究精神，改变学习方式 ）一、弹性碰撞和非弹性碰撞1弹性碰撞在弹性力作用下，碰撞过程只产生机
4、械能的转移，系统内无机械能的损失的碰撞，称为弹性碰撞。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。2非弹性碰撞(1)非弹性碰撞：受非弹性力作用，使部分机械能转化为内能的碰撞称为非弹性碰撞。(2)完全非弹性碰撞：是非弹性磁撞的特例，这种碰撞的特点是碰后粘在 起 (或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。 【 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
5、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 Q具有相同速度 C Q刚开始运动 D Q的速度等于 v 【 例 3】 ：如图所示，质量为 M的重锤自 h高度由静止开始下落，砸到质量为 m的木楔上没有弹起，二者一起向下运动设地层给它们的平均阻力为 F，则木楔可进入的深度 L是多少？ 第一阶段，对重锤有： 第二阶段，对重锤及木楔有 Mv+0=（ M+m） 第三阶段，对重锤及木楔有【 例 4】 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， pB=7kgm/s，如图所示若能发生正碰，则碰后
6、两球的动量增量 pA、 pB可能是 （ ）A pA=-3kgm/s； pB =3kgm/sB pA=3kgm/s； pB =3kgm/sC pA=-10kgm/s； pB =10kgm/sD pA=3kgm/s； pB =-3kgm/s 解决此类问题的依据 系统动量守恒； 系统的总动能不能增加； 系统总能量的减少量不能大于发生完全非弹性碰撞时的能量减少量； 碰撞中每个物体动量的增量方向一定与受力方向相同； 如碰撞后向同方向运动，则后面物体的速度不能大于前面物体的速度 正确答案为 A 二、对心碰撞和非对心碰撞 1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在同 条直线上，碰撞之后两球
7、的速度仍沿着这条直线，这种碰撞称为对心碰撞，也叫正碰。 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，它们的动量也都沿这条直线，在这个方向上动量守恒。 2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同 条直线上，碰撞之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，也叫斜碰。斜碰也遵循动量守恒定律，但情况较复杂，中学阶段不作要求。三、散射1、散射：在粒产物理和核物理中，常常使一束粒子射人物体，粒子与物体中的微粒碰撞。这些微观粒子相互接近时并不发生直接接触，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，所以多数粒子在磁撞后飞向四
8、面八方。2、如何正确理解非对心碰撞与散射 ? 诠释 (1)非对心碰撞的两个物体，碰撞前后速度不在同一条直线上，属于二维碰撞问题如果系统碰撞过程中所受合外力为零，则仍然满足动量守恒，这时通常将动量守恒用分量式表示如： (2)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，即发生散射其散射角 满足以下关系式 其中 Z为金原子的原子序数， M是 粒子的质量， o为真空中的介电常数，其他物理量见图所示从上式可以看出， b越小， 越大当 b o时， ， 粒子好像被弹回来一样 微观粒子之间的碰撞通常被视为完全弹性碰撞，遵从动量守恒及前后动能相等英国物理学家查德威克利用弹性碰撞理论成功地发现了中子
