高二物理人教版选修35第十六章：16.4碰撞学案

高二物理人教版选修35第十六章：16.4碰撞学案
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【教学过程】
课前自主学习
1、碰撞是指两个或两个以上的相对运动的物体相遇时，作用时间、而相互
作用力的现象。

2、特点：一般都满足力远大于力，系统守恒。

3、分类：弹性碰撞：碰撞时产生弹性形变，碰撞后形变完全消失，碰撞过程没有动能损失
非弹性碰撞：：碰撞时产生的形变有部分恢复，此时系统动能有部分损失
（完全非弹性碰撞）：碰撞后物体粘结成一体或相对静止，即相互碰撞时产生的形变一点都没有恢复，碰撞后相互作用的物体具有共同速度，系统的动能不守恒，此时损失的功能最多。

4、规律：弹性碰撞：；
非弹性碰撞（完全非弹性碰撞）：；
[例题]大小相等质量不同的两个球1、2在光滑水平面上相撞。

1球质量是2球质量的4倍，1球以2m/s的速度与静止2球碰撞，碰撞后1球沿原方向运动速度大小是1.5m/s，2球的速度为2m/s，你能判断出大球和小球的碰撞是何种碰撞吗？请说明理由。

[新课讲解]
5 弹性碰撞[典例] 特点：系统动量守恒，机械能守恒．
设质量m
1的物体以速度v
与质量为m
2
的在水平面上静止的物体发生弹性正碰，
则有动量守恒：2
2
1
1
1
v
m
v
m
v
m+
=
机械能守恒2
2
2
2
1
2
1
1
1
2
1
1
2
1v
m
v
m
v
m+
=
所以0
12
1
2
1v
v
m
m
m
m
+
-
=
2
22
1
1v
v
m
m
m
+
=若m1=m2则有 v1=v0 v2=0
(注：在同一水平面上发生弹性正碰，机械能守恒)
[讨论]
①当m
l
=m
2
时，v
1
=0，v
2
=v
(速度互换)
②当m
l
<<m
2
时，v
1
≈-v
，v
2
≈O(速度反向)
③当m
l
>m
2
时，v
1
>0，v
2
>O(同向运动)
④当m
l
<m
2
时，v
1
<O，v
2
>O(反向运动)
⑤当m
l
>>m
2
时，v1≈v,v
2
≈2v
(同向运动)
例题1（两物体碰一次）：如图所示，ABC为一固定在竖直平面内的光滑轨道，
BC段水平，AB段与BC段平滑连接。

质量为
1
m的小球从高位h处由静止开始沿
轨道下滑，与静止在轨道BC段上质量为
2
m的小球发生碰撞，碰撞后两球两球的
运动方向处于同一水平线上，且在碰撞过程中无
机械能损失。

求碰撞后小球
2
m的速度大小
2
v；
变式：若两物体质量相等会发生什么现象？
6完全非弹性碰撞【典例】
特点：碰撞后两物体粘在一起运动，此时动能损失最大,而动量守恒．
用公式表示为： m1v1+m2v2=(m1+m2)v
动能损失：2
2
1
2
1
2
2
2
2
1
2
1
1
2
1)
(
)
(v
m
m
v
m
v
m
E
k
+
-
+
=
∆
例2如图所示,在水平光滑直导轨上,静止着三个质量均为m=1 kg的相同小球
A、B、C,现让A球以v0=2 m/s的速度向着B球运动,A、B两球碰撞后黏合在一起,
两球继续向右运动并跟C球碰撞,C球的最终速度v C=1 m/s.
①A、B两球跟C球相碰前的共同速度多大？
②两次碰撞过程中一共损失了多少功能？
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7生活中的碰撞:对心碰撞和非对心碰撞
（1）对心碰撞（正碰）：一个运动的球与一个静止的球碰撞，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
(2)非对心碰撞：
巩固练习
1、两个质量不同的物体，在光滑的水平面上，相向运动，并发生正碰，则下面说法中正确的是（）
A．碰撞后，质量小的物体速度变化大
B．碰撞后，质量大的物体速度变化大
C．若碰撞后连成整体，则整体运动方向与原来动量大的物体的运动方向相同D．若碰撞后连成整体，则整体运动方向与原来速度大的物体的运动方向相同2、A、B两球在光滑水平面上沿同一直线，同一方向运动，A的动量是5kg·m/s，B的动量是7kg·m/s，当A球追上B球发生碰撞后，A、B两球的动量可能值是（）A．5kg·m/s，6kg·m/s B．3kg·m/s，9kg·m/s
C．-2kg·m/s，14kg·m/s D．-5kg·m/s，17kg·m/s
3、甲乙两球在光滑水平轨道上向同方向运动，已知它们的动量分别是
P
1=5kg.m/s,P
2
=7kg.m/s,甲从后面追上乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为10
kg.m/s，则二球质量m
1与m
2
间的关系可能是下面的哪几种？
A、m
1=m
2
B、2m
1
=m
2
C、4m
1
=m
2
D、6m
1
=m
2。

4、质量为M的物块以速度V运动，与质量为m的静止物块发生正撞，碰撞后两者
的动量正好相等，两者质量之比M/m可能为
A.2
B.3
C.4
D. 5
5、质量相同（均为m）的三个球a、b、c在光滑水平面上以相同速度运动，它们分别与原来静止的三个球A、B、C相碰（a与A碰，b与B碰，c与C碰），然后a球继续沿原来方向运动，b球静止不动，c球被弹回而反向运动，这时A、B、C三球中动量最大的是（）
A．A球B．B球C．C球
D．由A、B、C三球质量未知，无法判断
6、如图所示，半径和动能都相等的两个小球相向而行．甲球质量m
甲
大于乙球质
量m
乙
，水平面是光滑的，两球做对心碰撞以后的运动情况可能是下述哪些情况？
A．甲球速度为零，乙球速度不为零
B．两球速度都不为零
C．乙球速度为零，甲球速度不为零
D．两球都以各自原来的速率反向运动7、光滑水平面上有两木块Ａ和Ｂ，质量均为ｍ．Ｂ的左侧固定一轻弹簧，Ａ以速度ｖ
向右运动，与静止的Ｂ发生无机械能损失的碰撞．在碰撞过程中,下述说法错误的是（）
A.任意时刻，Ａ、Ｂ组成系统的动量守恒
B.任意时间，Ａ、Ｂ组成系统的动能不变
C.任意相等时间，Ａ、Ｂ所受冲量的大小相等
D.当弹簧压缩而又恢复原长时，Ａ静止，Ｂ以速度ｖ
０
运动
8、小平板车B静止在光滑水平面上,物体A以某一水平初速度v
滑向B的一端.由于A、B间存在摩擦,因而A滑上B后,A开始做减速运动,B开始做加速运动.(设B足够长)则B速度达到最大时,应发生在( )
A.A的速度最小时;
B.A在B上停止滑动时; A、B速率相等时;开始做匀速直
线运动时.
C.小车不固定时,物块在小车上运动时间长.
D.小车固定与不固定,物块在小车上运动距离相同。

[课外阅读]
鸟击落飞机
我们知道，运动是相对参考系而言的，当鸟儿与飞机相对而行时，虽然鸟儿的速度不是很大，但是飞机的飞行速度很大，这样对于飞机来说，鸟儿的速度就很大。

速度越大，撞击
的力量就越大。

比如一只0．45 kg的鸟，撞在速度为80km／h的飞机上时，就会产生1 500N 的力，要是撞在速度为960km／h的飞机上，那就要产生21．6x105N的力。

如果是一只1．8kg的鸟
撞在速度为700km／h的飞机上，产生的冲击力比炮弹的冲击力还要大，所以浑身是肉的鸟儿也能变成击落飞机的“炮弹”。

1962年11月，赫赫有名的“子爵号”飞机正在美国马里兰州伊利奥特市上空平稳地飞行，突然一声巨响，飞机从高空中栽了下来，事后发现酿成这场空中悲剧的最魁祸首是一只
在空中慢慢翱翔的天鹅。

在我国也发生过类似的事情。

1991年10月6日，海南海口市乐东机场，海军航空兵的一架"014号”飞机腾空而起，突然“砰”的一声巨响，机体猛然一颤，飞行员发现左前三角挡风玻璃完全破碎，令人庆幸的是飞行员凭着顽强的意志和娴熟的技术使飞机平稳地降落在跑道上，究其原因是一只迎面飞来的小鸟。

瞬间的碰撞会产生巨大冲击力的事例，不只发生在鸟与飞机之间，也可发生在鸡与汽车之间。

如果一只1．5kg的鸡与速度为54km／h的汽车相撞时产生的力有2 800N之
M B
A
m
o
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多。

一次，一位汽车司机开车行驶在乡间公路
上，突然一只母鸡受惊，猛然在车前跳起，结果冲破汽
车前窗，一头撞进驾驶室。

并使司机受了伤，可以说，汽车司机没有被母鸡撞死
真算是幸运
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