第一章第一章动量守恒定律动量守恒定律学习目标学习目标1.通过情境探究通过情境探究,知道弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰知道弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点撞的特点,理解弹性碰撞中碰后速度的决定因素理解弹性碰撞中碰后速度的决定因素,会用守恒思会用守恒思想分析并解决生产生活中与一维碰撞相关的问题想分析并解决生产生活中与一维碰撞相关的问题,培养知识建培养知识建构能力与分析论证能力构能力与分析论证能力.2.通过情境探究通过情境探究,理解爆炸过程的特点理解爆炸过程的特点,会用动量、能量的观点会用动量、能量的观点综合分析子弹打木块模型、连接体模型、板块模型中的综合分析子弹打木块模型、连接体模型、板块模型中的“碰碰撞撞”问题问题,培养模型建构能力培养模型建构能力.5弹性碰撞和非弹性碰撞弹性碰撞和非弹性碰撞知识点一知识点一弹性碰撞和非弹性碰撞弹性碰撞和非弹性碰撞1.能否举出生活中碰撞的实例能否举出生活中碰撞的实例?这些实例都有什么样的特点这些实例都有什么样的特点?答案答案:球的撞击、拳击、车的碰撞球的撞击、拳击、车的碰撞,甚至人从车上跳下、子弹甚至人从车上跳下、子弹打入墙壁等现象在一定条件下都可以看作碰撞过程打入墙壁等现象在一定条件下都可以看作碰撞过程.它们共它们共同的特点是相互作用时间短、作用力变化快、同的特点是相互作用时间短、作用力变化快、瞬间位移极瞬间位移极小小,可忽略可忽略,满足动量守恒的条件满足动量守恒的条件.2.碰撞碰撞从能量的角度分类从能量的角度分类.(1)弹性碰撞弹性碰撞:如果系统在碰撞前后动能如果系统在碰撞前后动能,这类碰撞叫作弹这类碰撞叫作弹性碰撞性碰撞.(2)非弹性碰撞非弹性碰撞:如果系统在碰撞后动能如果系统在碰撞后动能,这类碰撞叫作非这类碰撞叫作非弹性碰撞弹性碰撞.(3)完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞:碰撞后合为一体或碰撞后具有共同速度碰撞后合为一体或碰撞后具有共同速度,碰撞过程中动量碰撞过程中动量,机械能机械能,动能损失动能损失.不变不变减少减少守恒守恒不守恒不守恒最大最大知识点二弹性碰撞的实例分析知识点二弹性碰撞的实例分析1.正碰正碰:两个小球相碰两个小球相碰,碰撞之前球的运动速度与两球心的连线碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同一条直线上在同一条直线上,碰撞之后两球的速度仍会沿着这碰撞之后两球的速度仍会沿着这条条.这种这种碰撞称为正碰碰撞称为正碰,也叫作对心碰撞或也叫作对心碰撞或.直线直线一维碰撞一维碰撞2.弹性碰撞特例分析弹性碰撞特例分析:质量为质量为m1的小球的小球A以速度以速度v1与原来静止与原来静止的、质量为的、质量为m2的小球的小球B发生正碰发生正碰,如图所示如图所示.(1)假设碰后两球的速度分别为假设碰后两球的速度分别为v1和和v2.碰撞过程中碰撞过程中A、B组成组成的系统遵从动量守恒定律的系统遵从动量守恒定律,且没有动能损失且没有动能损失,即满足关系式即满足关系式和和,由此可以由此可以解出解出v1=,v2=.(2)根据根据m1和和m2的关系的关系,分析分析v1和和v2的取值情况的取值情况:若若m1=m2,则则v1=,v2=,即二者碰后交换速度即二者碰后交换速度.若若m1m2,则则v1=,v2=,表明表明A被反向弹回被反向弹回,而而B仍静仍静止止.若若m1m2,则则v1=，v2=,表明表明A的速度几乎没有改的速度几乎没有改变变,B以以2v1的速度被撞出去的速度被撞出去.m1v1+m2v2=m1v1002v1小试身手小试身手判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流(正确的在括号内打正确的在括号内打“”“”,错误的打错误的打“”).”).1.发生瞬间碰撞的两个物体发生瞬间碰撞的两个物体,动量是守恒的动量是守恒的.()2.发生瞬间碰撞的两个物体发生瞬间碰撞的两个物体,机械能是守恒的机械能是守恒的.()3.碰撞后碰撞后,两个物体粘在一起两个物体粘在一起,动量是守恒的动量是守恒的,但机械能损失是最但机械能损失是最大的大的.()4.与静止的小球发生弹性碰撞时与静止的小球发生弹性碰撞时,入射小球碰后的速度不可能入射小球碰后的速度不可能大于其入射速度大于其入射速度.()5.两球发生弹性正碰时两球发生弹性正碰时,二者碰后交换速度二者碰后交换速度.()探究一探究一碰撞的特点碰撞的特点问题情境问题情境1.如图所示如图所示,光滑水平面上的两小球发生对心碰撞光滑水平面上的两小球发生对心碰撞,碰撞过程中碰撞过程中,动量守恒吗动量守恒吗?两球的机械能守恒吗两球的机械能守恒吗?答案答案:两球发生对心碰撞两球发生对心碰撞,动量是守恒的动量是守恒的,但机械能不一定守恒但机械能不一定守恒,只有发生弹性碰撞时只有发生弹性碰撞时,机械能才守恒机械能才守恒.2.如图所示如图所示,物体物体A和和B放在光滑的水平面上放在光滑的水平面上,A、B之间用一轻之间用一轻绳连接绳连接,开始时绳子伸直但不绷紧开始时绳子伸直但不绷紧,现突然使现突然使A具有水平向右的具有水平向右的初速度初速度v0,瞬间瞬间A、B达到共同速度达到共同速度.(作用过程绳未断作用过程绳未断)答案答案:两物体组成的系统受到的合外力为两物体组成的系统受到的合外力为0,故动量守恒故动量守恒.作作用后两物体以相同的速度运动用后两物体以相同的速度运动,机械能损失最大机械能损失最大,故机械能故机械能不守恒不守恒.(1)物体物体A和和B组成的系统动量是否守恒组成的系统动量是否守恒?机械能是否守恒机械能是否守恒?(2)上述物体上述物体A和和B之间的作用过程可以视为哪一类碰撞之间的作用过程可以视为哪一类碰撞?答案答案:作用后两物体以相同的速度运动作用后两物体以相同的速度运动,机械能损失最大机械能损失最大,故故可视为完全非弹性碰撞可视为完全非弹性碰撞.过程建构过程建构1.碰撞的特点碰撞的特点.(1)时间特点时间特点:碰撞现象中碰撞现象中,相互作用的时间极短相互作用的时间极短,相对物体运动相对物体运动的全过程所用时间可忽略不计的全过程所用时间可忽略不计.(2)相互作用力特点相互作用力特点:在碰撞过程中在碰撞过程中,系统的内力远大于外力系统的内力远大于外力.(3)位移特点位移特点:在碰撞过程中在碰撞过程中,由于作用时间极短由于作用时间极短,物体发生的位物体发生的位移极小移极小,可认为碰撞前后物体处于同一位置可认为碰撞前后物体处于同一位置.2.处理碰撞问题的三个原则处理碰撞问题的三个原则.(1)动量守恒动量守恒,即即p1+p2=p1+p2.(2)动能不增加动能不增加,即即Ek1+Ek2Ek1+Ek2.(3)速度要符合实际速度要符合实际:若碰前两物体同向运动若碰前两物体同向运动,则后面物体的速度大于前面物体则后面物体的速度大于前面物体的速度的速度,即即v后后v前前,否则无法实现碰撞否则无法实现碰撞.碰撞后碰撞后,原来在前的物体原来在前的物体的速度一定增大的速度一定增大,且原来在前的物体的速度大于或等于原来且原来在前的物体的速度大于或等于原来在后的物体的速度在后的物体的速度,即即v前前v后后,否则碰撞没有结束否则碰撞没有结束.若碰前两物体相向运动若碰前两物体相向运动,则碰后两物体的运动方向不可能则碰后两物体的运动方向不可能都不改变都不改变,除非两物体碰撞后速度均为除非两物体碰撞后速度均为0.【典例【典例1】(多选多选)如图所示如图所示,质量相等的质量相等的A、B两个球两个球,原来在光原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动,A球的速度是球的速度是vA=6m/s,B球的速度是球的速度是vB=-2m/s,不久不久A、B两球发生了对心两球发生了对心碰撞碰撞.对于碰撞之后对于碰撞之后A、B两球的速度的可能值两球的速度的可能值,某实验小组的某实验小组的同学们做了很多种猜测同学们做了很多种猜测,下面的猜测结果可能出现的是下面的猜测结果可能出现的是()A.vA=-2m/s,vB=6m/sB.vA=2m/s,vB=2m/sC.vA=1m/s,vB=3m/sD.vA=-3m/s,vB=7m/s答案答案:ABC答案答案:B【典例【典例3】如图所示】如图所示,两滑块两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直在光滑水平面上沿同一直线相向运动线相向运动,滑块滑块A的质量为的质量为m,速度大小为速度大小为2v0,方向向右方向向右,滑滑块块B的质量为的质量为2m,速度大小为速度大小为v0,方向向左方向向左,两滑块发生弹性碰两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是撞后的运动状态是A向向运动运动,B向向运动运动.解析解析:选向右为正方向选向右为正方向,则则A的动量的动量pA=m2v0=2mv0.B的动量的动量pB=-2mv0.碰前碰前A、B的动量之和为的动量之和为0,根据动量守恒根据动量守恒,碰后碰后A、B的动量之和也应为的动量之和也应为0.A、B发生弹性碰撞发生弹性碰撞,碰后碰后A、B均均被反向弹回被反向弹回.答案答案:左左右右探究探究二碰撞二碰撞(爆炸爆炸)过程中的能量问题过程中的能量问题问题情境问题情境如图所示如图所示,一枚炮弹在空中飞行一枚炮弹在空中飞行,不计空气阻力不计空气阻力,当此炮弹的速当此炮弹的速度恰好沿水平方向时度恰好沿水平方向时,炮弹炸裂成炮弹炸裂成A、B两块两块,其中质量较大的其中质量较大的A块的速度方向与块的速度方向与v0方向相同方向相同.1.在炸裂过程中在炸裂过程中,A、B所受的爆炸力大小相同吗所受的爆炸力大小相同吗?可以认为系可以认为系统动量守恒吗统动量守恒吗?答案答案:爆炸力大小相等爆炸力大小相等.内力远大于外力内力远大于外力,可以认为系统动量守可以认为系统动量守恒恒.2.爆炸时系统动能的变化规律与碰撞时系统动能的变化规律爆炸时系统动能的变化规律与碰撞时系统动能的变化规律相同吗相同吗?答案答案:不同不同.碰撞时动能可能守恒碰撞时动能可能守恒,也可能有损失也可能有损失;而爆炸时而爆炸时,有有其他形式的能转化为系统的动能其他形式的能转化为系统的动能,系统的动能要增加系统的动能要增加,但总能但总能量是守恒的量是守恒的.过程建构过程建构1.三类三类“碰撞碰撞”模型模型.(1)子弹打击木块模型子弹打击木块模型.如图所示如图所示,质量为质量为m的子弹以速度的子弹以速度v0射中放在光滑水平面上的射中放在光滑水平面上的木块木块B(不射穿不射穿),当子弹相对于木块静止时当子弹相对于木块静止时,子弹射入木块的深子弹射入木块的深度最大度最大,二者速度相等二者速度相等,此过程系统动量守恒此过程系统动量守恒,动能减少动能减少,减少的减少的动能转化为内能动能转化为内能.(2)连接体模型连接体模型(用轻弹簧连接用轻弹簧连接).如图所示如图所示,光滑水平面上的光滑水平面上的A物体以速度物体以速度v0去撞击静止的去撞击静止的B物物体体,A、B两物体相距最近时两物体相距最近时,两物体速度相等两物体速度相等,此时弹簧最短此时弹簧最短,其压缩量最大其压缩量最大.此过程系统的动量守恒此过程系统的动量守恒,动能减少动能减少,减少的动能减少的动能转化为弹簧的弹性势能转化为弹簧的弹性势能.(3)板块模型板块模型.如图所示如图所示,木板木板B放在光滑的水平面上放在光滑的水平面上,物块物块A以速度以速度v0在木板在木板B上滑行上滑行,当当A在在B上滑行的距离最远时上滑行的距离最远时,A、B相对静止相对静止,A、B的的速度相等速度相等.此过程中此过程中,系统的动量守恒系统的动量守恒,动能减少动能减少,减少的动能转减少的动能转化为内能化为内能.2.爆炸与碰撞的对比爆炸与碰撞的对比.比较项比较项爆炸爆炸碰撞碰撞相相同同点点过程过程特点特点都是物体间的相互作用突然发生都是物体间的相互作用突然发生,相互作用的力为变力相互作用的力为变力,作用时作用时间很短间很短,平均作用力很大平均作用力很大,且远大于系统所受的外力且远大于系统所受的外力,所以可以所以可以认为碰撞、爆炸过程中系统的总动量守恒认为碰撞、爆炸过程中系统的总动量守恒过程过程模型模型碰撞、爆炸过程相互作用的时间很短碰撞、爆炸过程相互作用的时间很短,