碰撞教学设计

课题题目: 碰撞

授课教师：叶庆峰

三维教学目标

1、知识与技能

（1）认识弹性碰撞与非弹性碰撞，

（2）掌握弹性碰撞中等质量交换速度。

2、过程与方法：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、情感、态度与价值观：感受不同碰撞的区别，培养学生勇于探索的精神。

教学重点：用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题

教学难点：对各种碰撞问题的理解．

教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具：多媒体辅助教学设备。

课时安排：1课时

教学过程：

（一）引入新课

观看汽车碰撞试验视频，提出碰撞这个概念。

提问：能否举出生活中碰撞的实例？

回答：如：球的撞击、打桩、锻铁以及分子、原子或原子核的互撞等，甚至如人从车上跳下、子弹打入墙壁等现象在一定条件下也可以看作碰撞过程。

提问：碰撞的特点？

（一）碰撞的特点

共性:相互作用时间短作用力变化快系统动量守恒

个性:有些碰撞碰后分开，有些碰撞碰后粘在一起；有些碰撞沿一条直线，有些碰不在一条直线上；可能机械能守恒，有些过程机械能可能不守恒……

（二）进行新课

实验：演示牛顿摆的各种情况，让学生产生好奇。

猜测：这个过程机械能守恒吗？

回答：机械能守恒，两个球摆的高度相同。

提问：你能看出两个球摆的高度相同吗？

回答：不能。

提问：有没有办法比较两个球摆的高度呢？

实验：让两个陶瓷球碰撞，观看摆过的角度是否相等？

θ1→h1→v0→mv02/2

θ2→h2→v→mv2/2

提问：两边角度不相等，为什么？

回答：阻力和线的摆动等原因。

提问：如果克服这些问题，两边的角度又会怎么样？

回答：相等。

(二)碰撞的分类

分类方式之一：从能量变化方面分类

1、弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒

2、非弹性碰撞：碰撞过程中机械能不守恒

3、完全非弹性碰撞：碰撞后两物粘合在一起，以共同速度运动

【思考与讨论】

一维弹性碰撞的碰后速度的确定（观看ppt ）

下面我们对几种情况下这两个式子的结果做些分析。

●若21m m =，即两个物体质量相等

0'1=v ， 1'2v v = ，表示碰后A 的速度变为2v ，B 的速度变为1v 。

●若21m m >>，有 1'1v v = ， 1'2

2v v = ●若21m m <<， 有 1'1v v -=，0'2

=v

演示牛顿摆

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牛顿摆是一个1960年代发明的桌面演示装置，五个质量相同的球体由吊绳固定，彼此紧密排列。

牛顿摆是由法国物理学家伊丹·马略特（Edme Mariotte）最早于1676年提出的。当摆动最右侧的球并在回摆时碰撞紧密排列的另外四个球，最左边的球将被弹出，并仅有最左边的球被弹出。

当然此过程也是可逆的，当摆动最左侧的球撞击其它球时，最右侧的球会被弹出。当最右侧的两个球同时摆动并撞击其他球时，最左侧的两个球会被弹出。同理相反方向同样可行，并适用于更多的球，三个，四个，五个……。

解释：1、五个球，如果拿起左边一个，击打后，右边起来一个，然后进入循环。一个一个交换速度。

提问：可是左边拿起两个球，为什么右边跟着起来两个呢？

解释：这个问题是这样考虑的：首先基本假定是发生完全弹性碰撞且碰撞是在一瞬间发生即速度交换是一瞬间完成的，那么拿起右边两球时，设两球下落到最低点未碰撞时速度均为v，当靠左的球与中间球碰时，最右的球还具有速度v，它还没发生碰撞；而此后中间球具有速度v，而右边数来第二个球速度降为零，此时最右边的球就将速度v传递给它，所以这样一来就是右边第二球与中间球具备速度v；依

此类推，最终造成左边两球均弹起的情况。直观理解就是速度v 在球之间传来传去，三个球情况也类似。

这一过程的关键所在就是碰撞的先后，要认识到之所以有碰撞，就是因为两球具备不同的相对速度，那么一开始不管落下几个球，最先发生碰撞的必定是最靠近静止球的那个，碰后它自身成为静止，又导致离它最近的下落球与之相碰，最终造成速度传递。从而你说的弹起来更高的情况，就要求靠静止球较远的球先碰，再传递到最靠近静止球的球上，这是不可能的，因为较远的球速度开始都一样，不可能有碰撞，也就谈不上速度传递。

【例1】质量为m 速度为v 的A 球，跟质量为3m 的静止B 球发生正碰，碰撞可能是弹性，也可能非弹性，碰后B 球的速度可能是以下值吗？

（A ）0.6v (B)0.4v (C)0.2v

解：B 球速度的最小值发生在完全非弹性碰撞情形

由动量守恒： B 球速度的最大值发生在弹性碰撞时：

所以，只有0.4v 是速度可能值

min )+3(=v m m mv v

v 25.0=min v m

m mv v 5.0=3+2=max