資源簡介

1.5彈性碰撞和非彈性碰撞學案
一學科核心素養
物理觀念：通過學習理解彈性碰撞、非彈性碰撞，了解正碰(對心碰撞)。
科學思維：通過實例分析，會應用動量、能量的觀點解決一維碰撞問題。
科學探究：觀看演示視頻后學生分組探究碰撞現象的特點，應用動量守恒定律和機械能守恒定律去解決典型的碰撞問題，推導兩個小球在彈性碰撞后的速度表達式。
科學態度與價值觀：通過理解彈性碰撞與非彈性碰撞的概念及特點，并能應用兩個定律解決與生產生活相關的實際問題。
二學習重難點
重點：會分析具體實例中的碰撞特點。
難點：會用動量、能量的觀點解決生產生活中與一維碰撞相關的實際問題。
三課前預習
1．彈性碰撞的結論
以質量為m1、速度為v1的小球與質量為m2的靜止小球發生彈性碰撞為例，則有
m1v1＝m1v1′＋m2v2′
m1v12＝ m1v1′2＋m2v2′2
聯立解得：v1′＝________， v2′＝_________。
討論：①若m1＝m2，則v1′＝____，v2′＝____（速度交換）；
②若m1>m2，則v1′>0，v2′>0（碰后兩物體沿同一方向運動）；當m1 m2時，v1′≈____，v2′≈____；
③若m10（碰后兩物體沿相反方向運動）；當m1 m2時，v1′≈____，v2′≈___.
2．彈性碰撞的實例分析
在光滑水平面上質量為m1的小球以速度v1與質量為m2的靜止小球發生彈性正碰。根據動量守恒和能量守恒：m1v1=___________；=＋
碰后兩個物體的速度分別為v1′=___________，v′2=___________。
（1）若m1>m2，v1′和v2′都是正值，表示v1′和v2′都與v1方向同向。（若m1 m2，v1′=v1，v2′=2v1，表示m1的速度不變，m2以2v1的速度被撞出去）；
（2）若m1（3）若m1=m2，則有v1′=0，v2′=v1，即碰撞后兩球速度___________ 。
3．碰撞問題遵守的三條原則
（1）動量守恒：p1＋p2＝p1′＋p2′
（2）動能_________：Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′
（3）速度要符合實際情況
①碰前兩物體同向運動，若要發生碰撞，則應有v后_____v前，碰后原來在前的物體速度一定增大，若碰后兩物體同向運動，則應有v前′___v后′；
②碰前兩物體相向運動，碰后兩物體的運動方向______都不改變。
4．碰撞特點
在碰撞現象中，一般都滿足內力_______外力矢量和，可認為相互碰撞的系統動量守恒。
5．碰撞分類
動量是否守恒 機械能是否守恒
彈性碰撞 守恒 _______
非彈性碰撞 守恒 有損失
完全非彈性碰撞 守恒 損失______
6．如圖所示，一平臺到地面的高度為h=0.45m，質量為M=0.3kg的木塊放在平臺的右端，木塊與平臺間的動摩擦因數為μ=0.2，地面上有一質量為m=0.1kg的玩具青蛙，距平臺右側的水平距離為s=1.2m，旋緊發條后釋放，讓玩具青蛙斜向上跳起，當玩具青蛙到達木塊的位置時速度恰好沿水平方向，玩具青蛙立即抱住木塊并和木塊一起滑行。已知木塊和玩具青蛙均可視為質點，玩具青蛙抱住木塊過程時間極短，不計空氣阻力，重力加速度g取10m/s2，則玩具青蛙起跳時的速度大小為________m/s，木塊開始滑動時的速度大小為________m/s，玩具青蛙在平臺上運動的時間為________s。
7．物理學中有一種碰撞被稱為“超彈性連續碰撞”，通過能量的轉移可以使最上面的小球彈起的高度比釋放時的高度更大。如圖所示，A、B、C三個彈性極好的小球，相鄰小球間有極小間隙，三球球心連線豎直，從離地一定高度處由靜止同時釋放（其中C球下部離地H），所有碰撞均為彈性碰撞，且碰后B、C恰好靜止，重力加速度大小為g，則C球落地前瞬間A球的速度大小為___________；從上至下三球的質量之比為___________；A球彈起的最大高度為___________。
四自我檢測
1．如圖所示，A、B兩個小球靜止在光滑水平地面上，用輕彈簧連接，A、B兩球的質量分別為0.4kg和1.2kg。現使A球獲得向右的瞬時速度。已知彈簧始終在其彈性限度之內，則在A、B兩球運動的過程中（　　）
A．B球的最大速度大小為1.5m/s
B．B球速度最大時，A球的速度大小為3m/s，方向水平向左
C．A球速度為0時，A、B組成的系統動能損失最大
D．A球加速度為0時，B球的速度最大
2．如圖所示，質量均為m的木塊A、B與輕彈簧相連，置于光滑水平桌面上處于靜止狀態，與木塊A、B完全相同的木塊C以速度v0與木塊A碰撞并粘在一起，則從木塊C與木塊A碰撞到彈簧壓縮到最短的整個過程中，下列說法正確的是（　　）
A．木塊A、B、C和彈簧組成的系統動量守恒，機械能不守恒
B．木塊C與木塊A碰撞結束時，木塊C的速度為零
C．木塊C與木塊A碰撞結束時，木塊C的速度為
D．彈簧的最大彈性勢能等于木塊A、B、C和彈簧組成系統的動能減少量
3．如圖所示為沖擊擺實驗裝置，一飛行子彈射入沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定的高度，則下面有關能量的轉化的說法中正確的是（　　）
A．子彈的動能轉變成沙箱和子彈的內能
B．子彈的動能轉變成了沙箱和子彈的熱能
C．子彈的動能轉變成了沙箱和子彈的動能
D．子彈的動能一部分轉變成沙箱和子彈的內能，另一部分轉變成沙箱和子彈的機械能
4．如圖所示，傾角為30°的斜面固定在水平地面上，其底端N與光滑的水平地面平滑連接，N點右側有一豎直固定擋板。質量為0.8kg的小物塊b靜止在地面上，現將質量為0.4kg的小物塊a由斜面上的M點靜止釋放。已知，a、b與斜面之間的動摩擦因數均為，a、b碰撞時間極短，碰后黏在一起運動不再分開，a、b整體與擋板碰撞過程中無機械能損失。取，則（　　）
A．物塊a第一次運動到N點時的動能為3.6J
B．a、b碰撞過程中系統損失的機械能為0.6J
C．b與擋板第一次碰撞時，擋板對b的沖量大小為1.2N·s
D．整個運動過程中，b在斜面上運動的路程為0.25m
5．關于散射，下列說法正確的是（　　）
A．散射就是亂反射，毫無規律可言
B．散射中沒有對心碰撞
C．散射時仍遵守動量守恒定律
D．散射時不遵守動量守恒定律
6．如圖所示，光滑水平面上有大小相同的A、B兩球在同一直線上運動，兩球質量關系為mB＝2mA，規定向右為正方向，A、B兩球的動量大小均為6 kg·m/s，運動中兩球發生碰撞，碰撞后A球的動量增量為-4kg·m/s，則（　　）
A．左方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為2∶5
B．右方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為2∶5
C．左方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為1∶10
D．右方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為1∶10
7．如圖所示，小球A的質量為，動量大小為，小球A在光滑水平面上向右運動，與靜止的小球B發生彈性碰撞，碰后A的動量大小為，方向水平向右，則（　　）
A．碰后小球B的動量大小為
B．碰后小球B的動量大小為
C．小球B的質量為15kg
D．小球B的質量為5kg
8．如圖所示，光滑半圓弧軌道豎直固定在水平面上，是半圓弧軌道的兩個端點且連線水平，將物塊甲從A上方某一高度處靜止釋放，進入半圓弧軌道后與靜止在軌道最低點的物塊乙發生彈性碰撞，之后兩物塊恰好能運動到兩端點，兩物塊均可視為質點。若將甲、乙初始位置互換，其余條件不變，則碰后甲、乙兩物塊第一次上升的最大高度之比為（ ）
A．9:1 B．5:2 C．5:4 D．6:1
9．如圖所示，小木塊A用細線懸掛在O點，此刻小木塊的重力勢能為零。一顆子彈以一定的水平速度射入木塊A中，并立即與A有共同的速度，然后一起擺動到最大擺角為處。如果保持子彈入射的速度大小不變，而使子彈的質量增大，則最大擺角、子彈的初動能與木塊和子彈一起達到最大擺角時的機械能之差有（　　）
A．角增大，也增大 B．角增大，減小
C．角減小，增大 D．角減小，也減小
10．如圖所示，光滑水平面上停放著一輛小車，小車的光滑四分之一圓弧軌道在最低點與水平軌道相切。在小車的右端固定一輕彈簧，一小球從圓弧軌道上某處由靜止釋放。①若水平軌道光滑，當彈簧第一次被壓縮至最短時，小車的速度大小為v1，彈簧的彈性勢能為Ep1；②若水平軌道粗糙，當彈簧第一次被壓縮至最短時，小車的速度大小為v2，彈簧的彈性勢能為Ep2。則（　　）
A．v1＜v2，Ep1＝Ep2 B．v1＝v2，Ep1>Ep2
C．v1＞v2，Ep1>Ep2 D．v1＞v2，Ep1>Ep2
參考答案：
三課前預習
1． v1 v1 0 v1 v1 2v1 < －v1 0
2． m1v1′+m2v2′ 相反 互換
3． 不增加 > ≥ 不可能
4．遠大于
5． 守恒 最大
6． 5 1 0.5
7． 1∶2∶6 9H
四自我檢測
1．B
2．A
3．D
4．D
5．C
6．A
7．A
8．A
9．A
10．B
試卷第1頁，共3頁

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