1、课时16.4碰撞1.了解弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞，会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题。2.了解对心碰撞与非对心碰撞。3.了解微粒的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.加深对动量守恒定律和机械能守恒定律的理解，能运用这两个定律解决一些简单的与生产、生活相关的实际问题。1.弹性碰撞和非弹性碰撞(1)弹性碰撞碰撞过程中，碰撞前后系统动量和机械能都守恒，这样的碰撞称为弹性碰撞。(2)非弹性碰撞碰撞过程中，碰撞前后系统动量守恒，机械能不守恒的碰撞称为非弹性碰撞。(3)完全非弹性碰撞碰撞后两个物体粘在一起，具有共同的速度，其动能损失
2、最大。2.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一条直线上，碰撞之后两球的速度仍沿着这条直线，这种碰撞称为对心碰撞，也叫正碰。(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一条直线上，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。3.散射在粒子物理和核物理中，常常使一束粒子射入物体，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作散射。主题1：探究碰撞中动能的损失问题：阅读教材中“弹性碰撞和非弹性碰撞”部分的内容，回答下列问题。(1)在教材图16.4-1(碰撞
3、后两个物体结合在一起，碰撞过程中能量守恒吗？)的实验中，以两个物体为系统，碰撞前后系统总动量守恒吗？为什么？(2)碰撞前系统的总动能是多少？碰撞后系统总动能是多少？(3)请讨论系统减少的动能的去向。主题2：探究一种特殊的弹性碰撞问题：阅读教材中“思考与讨论”部分的内容，回答下列问题。(1)请分析在怎样的条件下才能打出以上情景中所说到的“定子”，被碰弹珠获得的速度与碰撞弹珠原来的速度有什么关系。(2)谈谈生活中有什么例子与教材中谈到的“m1m2”和“m1m2”情形相似，根据生活经验，说说教材中的理论分析得出的结论是否与实际相符。1.(考查对心碰撞与斜碰)冰壶运动深受观众喜爱，很多观众都还记得20
4、14年2月第22届索契冬奥会上中国队员投掷冰壶的镜头。在某次投掷中，冰壶甲运动一段时间后与对方静止的冰壶乙发生正碰，如图所示。若两冰壶质量相等，则碰后两冰壶最终停止的位置，可能是图中的()2.(考查对数学图象与动量守恒定律的应用)A、B两物体发生正碰，碰撞前后物体A、B都在同一条直线上运动，其位移时间图象如图中ADC和BDC所示，由图可知物体A、B的质量之比为()A.11B.12C.13D.313.(考查碰撞发生后速度的可能性)在光滑水平面上，滑块A的质量mA=8 kg，它以vA=5 m/s的速度撞击静止的滑块B，滑块B的质量mB=2 kg，下面给出的碰撞后的速度可能的是()A.vA=3 m/
5、s，vB=8 m/sB.vA=2 m/s，vB=12 m/sC.vA=4 m/s，vB=4 m/s D.vA=3 m/s，vB=6 m/s4.(考查类弹性碰撞中的能量)如图所示，质量分别为mA和mB的滑块之间用轻质弹簧相连，水平地面光滑。mA、mB原来静止，在瞬间给mB一很大的冲量，使mB获得初速度v0，则在以后的运动中，弹簧的最大弹性势能是多少？ 拓展一：碰撞过程的系统选取1.如图所示，在质量为M的小车上挂有一单摆，摆球的质量为m0，小车和单摆以恒定速度v沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，碰撞时间极短，在此碰撞过程中，下列说法可能正确的是()A.小车、木块、摆球的
6、速度都发生变化，分别变为v1、v2、v3，满足 (M+m0)v=M v1+mv2+m0v3B.摆球的速度不变，小车和木块的速度变为v1和v2，满足Mv=Mv1+mv2C.摆球的速度不变，小车和木块的速度都变为u，满足Mv=(M+m)uD.小车和摆球的速度都变为v1，木块的速度变为v2，满足 (M+m0)v=(M+m0)v1+mv2拓展二：弹性碰撞规律的应用2.在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速度v0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=1.5PO。假设小
7、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m1m2。拓展三：碰撞发生的可能性3.A、B两小球在光滑水平面上沿同一直线同方向运动，其动量分别为pA=5 kgm/s、pB=7 kgm/s，若A追上B后与B碰撞，碰后B的动量pB=10 kgm/s，则A、B的质量之比可能为()A.11B.12C.15D.110拓展四：碰撞模型拓展相互作用的两个物体在很多情况下皆可当作碰撞处理，那么对相互作用中两物体相距恰“最近”、相距恰“最远”或恰上升到“最高点”等一类临界问题，求解的关键都是“速度相等”。具体分析如下：(1)弹簧类如图所示，光滑水平面上的A物体以速度v去撞击静止的B物体，A、B两
8、物体相距最近时，两物体速度必定相等，此时弹簧最短，其压缩量最大。(2)滑块类如图所示，物体A以速度v0滑到静止在光滑水平面上的小车B上，当A在B上滑行的距离最远时，A、B相对静止，A、B两物体的速度必定相等。 (3)子弹打木块类子弹打木块(如图所示)实际上是一种完全非弹性碰撞。作为一个典型，它的特点：子弹以水平速度射向原来静止的木块，并留在木块中跟木块共同运动，这是一种完全非弹性碰撞。可以从动量、能量和牛顿运动定律等多个角度来分析这一过程。4.如图所示，一轻质弹簧两端连着物体A和B，放在光滑的水平面上，物体A被水平速度为v0的子弹射中并且嵌入其中。已知物体B的质量为m，物体A的质量是物体B的质
9、量的34，子弹的质量是物体B的质量的14。(1)求弹簧压缩到最短时B的速度。(2)求弹簧的最大弹性势能。参考答案知识体系梳理动量机械能动量机械能速度两球心不在同一条直线上直接接触重点难点探究主题1：(1)由于碰撞过程时间极短，系统内相互作用力远远大于外力，系统的动量守恒。(2)碰撞前只有运动的物体具有动能Ek=12mv2，由动量守恒知mv=(m+m)v，得v=12v，碰撞后系统的总动能Ek=12(m+m)v2=14mv2，显然EkEk。(3)碰撞的过程极短，物体没有宏观位移，能量总是守恒的，故此过程中减少的动能应该转化为了内能。主题2：(1)由教材分析可以看出只有在两个质量完全相等的弹珠发生一
10、维弹性碰撞时才能出现“定子”现象，即所谓的“交换速度”，碰后，碰撞弹珠的速度立即为零，而被碰弹珠以碰撞弹珠原来的速度运动。(2)生活中小球撞击墙面、弹珠撞击巨石等与“m1m2”情形相似;交通事故中汽车撞击行人等与“m1m2”情形相似。显然，教材中的理论分析得出的结论与实际是相符的。基础智能检测1.B2.C3.AC4.12(mAmBmA+mB)v02全新视角拓展1.BC【解析】在小车与木块的碰撞过程中，由于碰撞时间极短，摆球所受重力和摆线的拉力是一对平衡力，摆球所受外力的矢量和为零，故摆球的动量不发生变化，摆球的速度仍为v，所以选项A、D是错的。(说明：如果碰撞时间较长，摆线偏离了竖直方向，摆球
11、受的外力的矢量和就不为零，它的动量就要发生改变，速度也就发生改变)由于小车与木块发生碰撞的过程中，摆球的速度始终为v，摆球的动量不变，所以只要研究小车和木块，把小车和木块看成一个系统，小车和木块在竖直方向受到的外力的矢量和为零，水平方向不受外力，系统的动量守恒，但小车和木块碰撞后有两种结果：一是碰撞后分开;二是碰撞后粘在一起。所以，正确选项为B、C。2.21【解析】从两小球碰撞后到它们再次相遇，小球A和B速度大小保持不变。根据它们通过的路程，可知小球B和小球A在碰撞后的速度大小之比为41。设碰撞后小球A和B的速度分别为v1和v2，在碰撞过程中动量守恒，碰撞前后动能相等，则：m1v0=m1v1+
12、m2v212m1v02=12m1v12+12m2v22联立解得：m1m2=21。3.C【解析】碰撞过程中A、B两球的总动量应守恒，即：pA+pB=pA+pB由此得：碰后A球动量为pA=pA+pB-pB=2 kgm/s碰前总动能不小于碰后总动能，即： pA22mA+pB22mBpA22mA+pB22mB代入数据有：252mA+492mB42mA+1002mB于是可得： mAmB717考虑到碰后运动的合理性，碰后A球的速度应不大于B球的速度，即：pAmApBmB代入数据又有：2mA10mB于是可得： mAmB15故选项C正确。4.(1)18v0(2)164mv02【解析】(1)对子弹，滑块A、B和弹簧组成的系统，A、B速度相等时弹簧被压缩到最短。设B的质量为m，取向右为正方向，根据动量守恒定律有14mv0=(14m+34m+m)v，解得v=18v0。(2)设子弹射入滑块A后，滑块A与子弹的共同速度为v1，根据系统动量守恒有14mv0=(14m+34m)v1解得v1=14v0弹簧在压缩过程中，子弹，滑块A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，有12(14m+34m)v12=12(14m+34m+m)v2+Ep解得Ep=164mv02。