2019-2020年高中物理 第一章 碰撞與動量守恒教案2 滬科版選修3-5.doc
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2019-2020年高中物理 第一章 碰撞與動量守恒教案2 滬科版選修3-5_1.理解常見的碰撞模型。 2.學(xué)會用動量守恒能量守恒解決相關(guān)問題。 1碰撞(1)碰撞是指物體間的相互作用持續(xù)時間很短,而物體間相互作用力很大的現(xiàn)象(2)在碰撞現(xiàn)象中,一般都滿足內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力,可認(rèn)為相互碰撞的系統(tǒng)動量守恒;(3)根據(jù)碰撞過程中系統(tǒng)總動能的變化情況,可將碰撞分為幾類: 彈性碰撞:總動能沒有損失或總動能損失很小,可以忽略不計,此碰撞稱為彈性碰撞可使用動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律幫助計算. 如:若一個運動的球與一個靜止的球碰撞,則根據(jù)動量守恒定律:根據(jù)機(jī)械能守恒定律:得到:, 一般碰撞:碰撞結(jié)束后,動能有部分損失. 完全非彈性碰撞:兩物體碰后粘合在一起,這種碰撞損失動能最多(4)判斷碰撞過程是否存在的依據(jù)動量守恒機(jī)械能不增加(動能不增加):或 速度要合理:碰前兩物體同向,則,并且碰撞后,原來在前的物體速度一定增大,并有;兩物體相向運動,碰后兩物體的運動方向不可能都不改變.(為在后方的物體速度,為在前方的物體速度)(5)常見模型 “速度交換”模型:質(zhì)量相同的兩球發(fā)生彈性正碰若,則有 “完全非彈性碰撞”模型:兩球正碰后粘在一起運動若,則有,動能損失最大, “彈性碰撞”模型:若,則有,2反沖(1)指在系統(tǒng)內(nèi)力作用下,系統(tǒng)內(nèi)一部分物體向某方向發(fā)生動量變化時,系統(tǒng)內(nèi)其余部分物體向相反的方向發(fā)生動量變化的現(xiàn)象(2)在反沖現(xiàn)象中系統(tǒng)的動量是守恒的 質(zhì)量為的物體以對地速度拋出其本身的一部分,若該部分質(zhì)量為,則剩余部分對地反沖速度為: 反沖運動中的已知條件常常是物體的相對速度,在應(yīng)用動量守恒定律時,應(yīng)將相對速度轉(zhuǎn)換為絕對速度(一般為對地速度)(3)反沖現(xiàn)象中往往伴隨有能量的變化.3爆炸(1)爆炸過程中,內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力,動量守恒.(2)在爆炸過程中,有其它形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.4. 人船模型(1)移動距離問題分析 若一個原來靜止的系統(tǒng)的一部分發(fā)生運動,則根據(jù)動量守恒定律可知,另一部分將向相反方向運動.,則經(jīng)過時間的積累,運動的兩部分經(jīng)過了一段距離,同樣的,有. 當(dāng)符合動量守恒定律的條件,而僅涉及位移而不涉及速度時,通??捎闷骄鶆恿壳蠼饨獯祟愵}通常要畫出反映位移關(guān)系的草圖(2)人船模型中,人的位移與船的位移分別為,其中是人和船的相對位移.類型一:碰撞后的動量例1A、B兩小球在光滑水平面上沿同一直線向同一方向運動,A球的動量為5 kgm/s,B球的動量是7 kgm/s,當(dāng)A球追上B球發(fā)生碰撞,則碰撞后A、B兩球動量的可能值為: ( ) A. pA6 kgm/s pB6 kgm/s B. pA3 kgm/s pB9kgm/s CpA2 kgm/s pB14 kgm/s DpA5 kgm/s pB17kgm解析:由于追上發(fā)生碰撞,所以可知vAvB且碰后vBvB vBv,即pBpB,故可排除選項。從動量守恒來看,選項都滿足pApBpAp,再從總動能不可能增加來看,因為vBvB即所以,即vAvA,vA vA vA,從而有pA pA pA,即5 kgm/s pA 5 kgm/s,因此排除選項。綜合分析本題正確答案為,。答案:BC類型二:碰撞后的速度問題例2兩球A、B在光滑的水平面上沿同一直線、同一方向運動,mA=1Kg,mB=2kg,vA=6 m/s,vB=2 m/s,當(dāng)球A追上球B并發(fā)生碰撞后A、B兩球的速度的可能值是(取兩球碰撞前的運動方向為正):( )A vA5m/s vB2.5m/s B. vA2m/s vB4m/s C vA4m/s vB7m/s D. vA7m/s vB1.5m/s解析:從題意分析,球A追上球B發(fā)生碰撞,結(jié)合實際情況,B球速度一定沿正方向且增加,并且碰后A球速度應(yīng)小于或等于B球速度,即vA vB。A、D選項中在后運動的球A速度都比在前運動的球B的速度大,故 A、D選項不正確。B、C選項既與實際情況相符合,又都滿足動量守恒,好像都符合題意,但從總動能不可能增加來看,碰前總動能EK B選項中碰后總動能EK,故B選項正確。C選項碰后的總動能為57J大于22J,故C選項錯誤。綜合分析本題只有B選項正確。答案:B類型三:碰撞后動量的變化例3:在光滑水平面上,有A、B兩個小球沿同一直線向右運動,已知碰撞前兩球的動量分別為pA12 kgm/s , pB13kgm/s,碰撞后它們動量的變化是PA 與PB ,有可能的是:( ) A. PA3 kgm/s PB3kgm/s BPA4 kgm/s PB4kgm/s CPA5 kgm/s PB5kgm/s DPA24 kgm/s PB24kgm/s解析:初一看四個選項,都滿足動量守恒,PP,由于、兩球同向運動,與發(fā)生碰撞必有vAvB且vBvB,所以有PB,因而PA,故可排除選項。又由動能關(guān)系,因為vBvB即所以,即vAvA,vA vA vA,從而得出vA vAvA,即vAvA,pAA mB,速度分別為vA、vB,當(dāng)它們以大小相等的動量做方向相反的相互碰撞后,下列哪種情況是可能的() A.兩物體都沿vA方向運動 B.兩物體都沿vB方向運動 C.一個物體靜止,而另一個物體向某方向運動 D.兩物體各自被彈回答案:D5.放在光滑水平面上質(zhì)量不等的兩物體,質(zhì)量分別為M1和M2,用細(xì)線連接這兩物體,且夾緊一根輕質(zhì)彈簧,然后將細(xì)線燒斷,則對兩物體運動的敘述,正確的有() A.兩物體離開彈簧時速率有v1:v2xbj=M1:M2 B.兩物體離開彈簧時動量大小有p1:p2=M1:M2 C.兩物體離開彈簧前受力大小有F1:F2=M1:M2 D.在任意時刻兩物體動量大小相等答案:D6.一質(zhì)量為1.0kg的小球靜止在光滑水平面上,另一質(zhì)量為0.5kg的小球以2m/s的速度和靜止的小球發(fā)生碰撞,碰后以0.2mAs的速度被反彈,仍在原來的直線上運動,碰后兩球的總動量是_kgm/s,原來靜止的小球獲得的速度大小為_m/s.答案:1;47.質(zhì)量為1kg的小球從離地面5m高處自由落下,碰地后反彈的高度為0.8m,碰地的時間為0.05s.設(shè)豎直向上速度為正方向,則碰撞過程中,小球動量的增量為_kgm/s,小球?qū)Φ氐钠骄饔昧開,方向_答案:14;290;豎直向上8.質(zhì)量為1kg的鋼球靜止在光滑水平面上,一顆質(zhì)量為50g的子彈以1000m/s的速率水平碰撞到鋼球上后,又以800m/s的速率反向彈回,則碰后鋼球的速度大小等于多少?答案:P0P0P1P1P2P2P4P3P4P3P5P5ABOd乙乙乙9某同學(xué)設(shè)計了一個研究平拋運動的實驗,其裝置如圖所示。A 是一塊水平放置的平板,其上有一組平行插槽(如圖中P0P0、P1P1、P2P2、),槽間距離均為d。將P0P0置于斜槽末端的正下方,把貼有復(fù)寫紙和白紙的平板B垂直插入P1P1槽內(nèi),使小球從斜槽某一位置O無初速度釋放,并從斜槽末端水平飛出,沿垂直P1P1方向撞倒B板的白紙上并留下痕跡點1。之后將B板依次插入P2P2、P3P3插槽內(nèi),并分別向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d和2d,讓小球仍然從位置O無初速度釋放,并從斜槽末端水平飛出,沿垂直P1P1方向撞倒B板的白紙上并依次留下痕跡點2和3。忽略空氣阻力的影響,下列說法中正確的是 A在B板白紙上留下的痕跡點1、2、3排成一條豎直的直線 B在B板白紙上留下的痕跡點1、2之間和2、3之間的豎直距離相等 C小球做平拋運動的過程中,每經(jīng)過相等時間,其動能改變量的大小相等 D小球做平拋運動的過程中,每經(jīng)過相等時間,其動量改變量的大小相等答案:D10應(yīng)用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象,可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入。例如人原地起跳時,總是身體彎曲,略下蹲,再猛然蹬地,身體打開,同時獲得向上的初速度,雙腳離開地面。從開始蹬地到雙腳離開地面的整個過程中,下列分析正確的是 A地面對人的支持力始終等于重力 B地面對人的支持力的沖量大于重力的沖量 C人原地起跳過程中獲得的動能來自于地面 D人與地球所組成的系統(tǒng)的機(jī)械能是守恒的答案:B_1.杯掉在棉花上時() A.受到?jīng)_量小 B.受到作用力小 C.動量改變量小D.動量變化率小答案:BD2.一個運動的物體,受到恒定摩擦力而減速至靜止,若其位移為s,速度為v,加速度為a,動量為p,則在下列圖象中能正確描述這一運動過程的圖象是()答案:BD3.物體在恒力F作用下做直線運動,在時間t1內(nèi)速度由0增至v,在時間t2內(nèi)速度由2v增至3v,設(shè)F在時間t1內(nèi)沖量為I1,在時間t2內(nèi)沖量為I2,則有() A.I1=I2B.I1I2C.t1=t2D.t1t2答案:AC4.小車靜止在光滑水平面上,站在車上的人練習(xí)打靶,靶裝在車上的另一端,如圖所示已知車、人、槍和靶的總質(zhì)量為(不含子彈),每顆子彈質(zhì)量為,共發(fā),打靶時,槍口到靶的距離為若每發(fā)子彈打入靶中,就留在靶里,且待前一發(fā)打入靶中后,再打下一發(fā)則以下說法正確的是() A待打完發(fā)子彈后,小車將以一定速度向右勻速運動 B待打完發(fā)子彈后,小車應(yīng)停在射擊之前位置的右方 C在每一發(fā)子彈的射擊過程中,小車所發(fā)生的位移相同,大小均為 D在每一發(fā)子彈的射擊過程中,小車所發(fā)生的位移不相同,應(yīng)越來越大答案:BC5.如圖所示,、兩物體質(zhì)量之比,原來靜止在平板小車上,、間有一根被壓縮的彈簧,地面光滑,當(dāng)彈簧突然釋放后,則( ) A若、與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,、組成的系統(tǒng)的動量守恒 B若、與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,、組成的系統(tǒng)的動量守恒 C若、所受的摩擦力大小相等,、組成的系統(tǒng)的動量守恒 D若、所受的摩擦力大小相等,、組成的系統(tǒng)的動量守恒答案:BCD6 冰球運動員甲的質(zhì)量為80.0 kg.當(dāng)他以5.0 m/s的速度向前運動時,與另一質(zhì)量為100 kg、速度為3.0 m/s的迎面而來的運動員乙相撞碰后甲恰好靜止假設(shè)碰撞時間極短,求:(1)碰后乙的速度的大??;(2)碰撞中總機(jī)械能的損失答案:(1)1.0 m/s(2)1400 J7.動摩擦因數(shù)為0.1的水平面上,放有距離9.5m的兩個物體A和B,質(zhì)量分別為mA=2kg,mB=1kg,如圖所示,現(xiàn)給A一個沖量使A以10m/s的初速度向靜止的B運動當(dāng)A與B發(fā)生碰撞后,A仍沿原方向運動,且A從開始運動到停止共經(jīng)歷6s,求碰撞后B經(jīng)多長時間停止運動?答案:8.如圖所示,有A、B兩質(zhì)量均為M的小車,在光滑水平面上以相同的速度如在同一直線上相對運動,A車上有一質(zhì)量為m的人至少要以多大的速度(對地)從A車跳到B車上,才能避免兩車的相撞?答案:10圖24 的水平軌道中,AC段的中點B的正上方有一探測器,C處有一豎直擋板,物體P1沿軌道向右以速度v1與靜止在A點的物體P2碰撞,并接合成復(fù)合體P,以此碰撞時刻為計時零點,探測器只在t12 s至t24 s內(nèi)工作已知P1、P2的質(zhì)量都為m1 kg,P與AC間的動摩擦因數(shù)為0.1,AB段長L4 m,g取10 m/s2,P1、P2和P均視為質(zhì)點,P與擋板的碰撞為彈性碰撞(1)若v16 m/s,求P1、P2碰后瞬間的速度大小v和碰撞損失的動能E;(2)若P與擋板碰后,能在探測器的工作時間內(nèi)通過B點,求v1的取值范圍和P向左經(jīng)過A 點時的最大動能E.答案:(1)3 m/s9 J(2)10 m/sv114 m/s17 J- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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