§16.4-5碰撞-反冲运动-火箭-导学案

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§ 16. 4-5碰撞反冲运动火箭课型新授课

【学习目标】

1、认识弹性碰撞与非弹性碰撞，认识对心碰撞与非对心碰撞

2、通过体会碰撞中动量守恒、机械能守恒与否，体会动量守恒定律、机械能守恒定律的应用。

3、了解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、知道反冲运动和火箭的工作原理，了解反冲运动的应用。

【学习重点】

1、用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题

2、运用动量守恒定律认识反冲运动的物理实质

【学习难点】

1、对各种碰撞问题的理解.

2、动量守恒定律的应用

【自主学习】

一、弹性碰撞和非弹性碰撞（阅读教材P17-19相关内容）

1、两个（或两个以上）物体相遇，物体之间的相互作用仅持续一个极为短暂的时间，而运动状态发生显著变化，这种现象称为碰撞。碰撞是一个基本，十分重要的物理模型，其特点是：

① ___________ •由于物体在发生碰撞时，所用时间极短，因此在计算物体运动时间时，通常把

碰撞时间忽略不计；在碰撞这一极短的时间内，物体的位置是来不及改变的，因此我们可以认为物体在碰撞中位移为零。

② ___________ •因碰撞时间极短，相互作用的内力大于外力，所以系统在碰撞过程中动量守恒。

③ ___________ .在碰撞过程中，系统总动能只有减少或者不变，而绝不会增加，即不能违背能

量守恒原则。如弹性碰撞同时满足 ________________ 、_________ 守恒；非弹性碰撞只满足_______________ 守恒，而不

满足 ____________ 守恒（系统的动能减少）。

2、碰撞分类（两物体相互作用，且均设系统合外力为零）

①按碰撞前后系统的动能损失分类，碰撞可分为_____________________ 、________________ 和_______________ .

②如果碰撞过程中______________________________ ，这样的碰撞叫做弹性碰撞。

弹性碰撞前后系统________________ .其基本方程为i、_________________________ ii、_____________________ .

③ ____________________________________________________________ 非弹性碰撞：如果碰撞过程中，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。

完全非弹性碰撞：是非弹性磁撞的特例，特点是碰后粘在一起（或碰后具有共同的速度）。

完全非弹性碰撞有两个主要特征.i、碰撞过程中系统的动能损失______________________ .ii、碰后两物

体速度________________ .

3、形变与恢复

①在弹性形变增大的过程中，系统中两物体的总动能____________________ ，弹性势能___________ ，在形变减小

（恢复）的过程中，系统的弹性势能________________ ，总动能___________ •在系统形变量最大时，两物体速

度____________ .

②若形变不能完全恢复，则相互作用过程中产生的内能增量等于__________________ .

二、对心碰撞和非对心碰撞（阅读教材P19相关内容）

4、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_______________________ ，碰

撞之后两球的速度_______________ ，这种碰撞称为对心碰撞，也叫____________________ 。

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_______________ ,

在这个方向上_______________ 守恒。

5、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 _______________ ，碰撞

之后两球的速度都会___________ 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，可以将小球速度沿______________________ 和垂直 ___________ 两个方向分解，在这两

个方向上应用_______________ 定律列式求解。

6、教材P20 “思考与讨论”

三、散射（阅读教材P20相关内容）

7、散射：在粒子物理和核物理中，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_____________________________ ，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，所以多数粒子在碰撞后_______________ 。

8、在用a粒子轰击金箔时，a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______ .

微观粒子之间的碰撞通常被视为完全弹性碰撞，遵从 ________ 守恒及前后动能____________ .英国物理

学家查德威克利用弹性碰撞理论成功地发现了•若m=m2，即两物体的质量相等，根据上两式有四、反冲（阅读教材P22相关内容）

9、一个静止的物体在的作用下分裂为两个部分，由动量守恒定律可知：一部分向某个方向运动，而另一部，运动，我们称为反冲。此时动量守恒定律的表达式可表示

表示碰后第一个物体静止，第二个物体以碰前第一个物体的速度运动。即两物体碰后交换了速度。•若m 则有m-m? m，m i+mi孔mi。代入上两式有:

为:

表示碰后大物体的速度没有变化，小物体以二倍速度被撞出去。

10、反冲现象在生活中有着广泛的应用，比如灌溉喷水器、反击式水轮机、喷气式飞机、火箭等，但我们也要反冲现象存在着弊端，用枪射击时，子弹向前飞去，由于反冲现象枪身

Smi

m «m2，则有m-m2暫-m 2， -------- Q

1T1L +012

0。代入上两式得: •若

，从而影响射击的

五、火箭（阅读教材P23-24相关内容）

11

、

工作原理：火箭的飞行应用了的原理，火箭的燃料点燃后燃烧生成的高温燃气以很大的速度喷出，火箭由于反冲而向前运动。

12

、

教材P23 “思考与讨论”

13、影响火箭获得速度大小的因素有两个：（1）；（2）质量比（火箭

表示碰后小物体被原速撞了回来，大物体仍然静止。

3、【探究完全非弹性碰撞】如图所示，有一质量为m的物体B静止在光滑水平面上，另一质量也

为m的物体A以初速度V o匀速向B运动，两物体相撞后粘在一起运动，试求碰撞中产生的内能分析：（1）题中主要涉及

哪两个问题：

① ______________ :两物体发生完全非弹性碰撞。

②能的转化和守恒：系统动能的减少转化为系统的____________________ 。

（2）设碰后的共同速度为V'，取物体A运动方向为正方向。

则由动量守恒定律：__________________________________________________

A B

质量与火箭质量之比）。，越

大,

.越大，火箭最终获得的速度就越大。

14、现代火箭主要用来发射探测仪器、常规弹头或核弹头、人造卫星或宇宙飞船，即利用火箭

由能的转化和守恒知产生的内能Q=討- % T =

作为运载工具。

【合作探究】

1

、

分析教材P17 “思考与讨论”，理解碰撞中的能量关系。

2

、

【探究弹性碰撞表达式】在一光滑水平面上有两个质量分别为m、m的刚性小球A和B,以初速度V1、V2运动，若它们能发生碰撞（为一维弹性碰撞），碰撞后它们的速度分别为V1'和V2'。请你得出用nn、mt、v t、V2表达和v＜的公式。

mt

、

推导：动量守恒表达式

动能守恒表达式

解上述两方程得

若B物体静止，即V2=0,上式可简化为:

化

=

（3 ）什么样的情形我们也可以按完全非弹性碰撞来处理（说明如下各图中的情形）图1 图1

图2