1、赛车发生碰撞赛车发生碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞(共45张PPT)人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞(共45张PPT)飞机坠毁发生爆炸飞机坠毁发生爆炸 碰撞是自然界中普遍存在的一种碰撞是自然界中普遍存在的一种现象，大到宇宙中天体与天体之间现象，大到宇宙中天体与天体之间的碰撞，小到微观世界粒子与粒子的碰撞，小到微观世界粒子与粒子之间的碰撞，日常生活中，我们也之间的碰撞，日常生活中，我们也能随处可见各种各样的碰撞现象。能随处可见各种各样的碰撞现象。能否举例说说生活中你所见到过的能否举例说说生活中你所见到过的碰撞现象呢？碰撞现象呢？游乐场里，碰碰车之间的碰游乐场里，碰碰车之间的碰撞
2、能给人们带来欢乐撞能给人们带来欢乐台球的碰撞台球的碰撞保龄球碰撞保龄球碰撞 1994年年7月，月，“苏梅苏梅克克列维列维”9号彗星的号彗星的碎片与木星发生了猛烈碎片与木星发生了猛烈碰撞，在木星上留下的碰撞，在木星上留下的“伤痕伤痕”几乎达到地球几乎达到地球的大小；微观粒子之间的大小；微观粒子之间的碰撞甚至能使一种粒的碰撞甚至能使一种粒子转化为其他粒子子转化为其他粒子 第四节碰撞第四节碰撞1.1.知识与技能知识与技能 了解不同类型的碰撞，认识碰了解不同类型的碰撞，认识碰撞的特点。撞的特点。理解碰撞类问题的处理思想。理解碰撞类问题的处理思想。会用动量守恒定律定量分析一会用动量守恒定律定量分析一维弹
3、性碰撞的特点。维弹性碰撞的特点。会定性分析二维弹性碰撞，了会定性分析二维弹性碰撞，了解中子的发现过程。解中子的发现过程。通过探究一维弹性碰撞的特点，体通过探究一维弹性碰撞的特点，体验科学探究的过程（由简单到复杂），验科学探究的过程（由简单到复杂），掌握科学探究的方法（理论和实验相结掌握科学探究的方法（理论和实验相结合）。合）。理解从研究宏观碰撞到微观碰撞的理解从研究宏观碰撞到微观碰撞的引申思路，体验这种引申的重大意义，引申思路，体验这种引申的重大意义，并进一步感受动量守恒定律的普适性。并进一步感受动量守恒定律的普适性。2.2.过程与方法过程与方法 培养实事求是和理论联系实际的品培养实事求是和理
4、论联系实际的品质。在理论与实验探究中，培养学生质。在理论与实验探究中，培养学生合作、交流的意识。合作、交流的意识。通过了解中子的发现过程，体验通过了解中子的发现过程，体验科学的猜想科学的猜想(卢瑟福预言中子的存在卢瑟福预言中子的存在)和科学精神和科学精神(合作与交流合作与交流)的重要性。的重要性。3.3.情感态度与价值观情感态度与价值观重点重点 碰撞类问题的处理思想以及一维弹碰撞类问题的处理思想以及一维弹性碰撞的定量分析。性碰撞的定量分析。难点难点 通过定性研究二维弹性碰撞，理解通过定性研究二维弹性碰撞，理解从研究宏观碰撞到微观碰撞的引申思路。从研究宏观碰撞到微观碰撞的引申思路。如图所示：一个
5、钢球与另一个静止的如图所示：一个钢球与另一个静止的钢球相碰，如果两个钢球的质量相等，第钢球相碰，如果两个钢球的质量相等，第一个钢球停止运动，第二个钢球能摆到同一个钢球停止运动，第二个钢球能摆到同样的高度，说明这个碰撞过程中没有能量样的高度，说明这个碰撞过程中没有能量损失，碰撞过程能量守恒。损失，碰撞过程能量守恒。人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞 两个物体的质量都是两个物体的质量都是m，碰撞以前一，碰撞以前一个物体静止，另一个以速度个物体静止，另一个以速度v向它撞去。向它撞去。碰撞后两个物体黏在一块儿，成为一个碰撞后两个物体黏在一块儿，成为一个质量为质
6、量为2m的物体，以速度的物体，以速度v。这个过程中能量守恒吗？这个过程中能量守恒吗？实验实验人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞碰撞过程中动量守恒碰撞过程中动量守恒mv=2mv V =v/2碰前动能：碰前动能：Ek=mV2 2碰后动能：碰后动能：E k=mV 2/2=mV2/8碰撞过程中动量守恒、动能不守恒。碰撞过程中动量守恒、动能不守恒。两小球发生碰撞两小球发生碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞（1）、定义：）、定义：如果碰撞过程中如果碰撞过程中机械能守恒机械能守恒，这样，这样的碰撞叫做的碰撞叫做弹性碰撞弹
7、性碰撞，如果碰撞过程，如果碰撞过程中中机械能不守恒机械能不守恒，这样的碰撞叫做，这样的碰撞叫做非非弹性碰撞弹性碰撞。（2）、注意：）、注意：碰撞后两物体粘在一起的碰撞叫碰撞后两物体粘在一起的碰撞叫完完全非弹性碰撞全非弹性碰撞。这种碰撞机械能损失。这种碰撞机械能损失最大。最大。人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞 （3）、）、物体物体m1以速度以速度v1与原来静与原来静止的物体止的物体m2碰撞，碰撞后他们的速碰撞，碰撞后他们的速度分别为度分别为v1 和和v2 则表达式是：则表达式是：121211vmmmmv121122vmmmv 当两个物体质量相等当两个物
8、体质量相等01 v12vv 表示第一个物体的速度由表示第一个物体的速度由v1变为零，而变为零，而第二个物体由静止开始运动，运动的速第二个物体由静止开始运动，运动的速度等于第一个物体原来的速度。度等于第一个物体原来的速度。人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞11vv122vv 当第一个物体的质量比第二个物当第一个物体的质量比第二个物体的质量大的多时：体的质量大的多时：表示碰撞后第一个物体的速度没有改表示碰撞后第一个物体的速度没有改变，而第二个物体以变，而第二个物体以2v2v1 1的速度被撞出去。的速度被撞出去。当第一个物体的质量比第二个物体小当第一个物体的
9、质量比第二个物体小的多时：的多时：11vv02 v 表示碰撞后第一个物体被撞回去，医表示碰撞后第一个物体被撞回去，医院来的方向运动，而第二个物体仍然静止。院来的方向运动，而第二个物体仍然静止。人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞碰撞过程中系统动量守恒碰撞过程中系统动量守恒 22112211vmvmvmvm弹性碰撞中没有机械能损失弹性碰撞中没有机械能损失 22221122221121212121vmvmvmvm211212212mmvmmvmv212121122mmvmmvmv若若v v2 2=0=0时，结论与前时，结论与前面的是否相同？面的是否相同？人教
10、版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞222111vvmvvm2222221211vvmvvm2211vvvv1212vvvv即2121vvvv或碰撞后碰撞后B B相对于相对于A A的速度与碰撞前的速度与碰撞前B B相对于相对于A A的速度大小相等，方向相的速度大小相等，方向相反反 碰撞后碰撞后A A相对于相对于B B的速度与碰撞前的速度与碰撞前A A相对于相对于B B的速度大小相等，方向的速度大小相等，方向相反相反 由动量和能量关系又可得出：由动量和能量关系又可得出：人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选
11、修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞（1）、定义：）、定义：一个运动的球与一个静止的球碰撞，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仍会沿一条直线上，碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线。这种碰撞称为着这条直线。这种碰撞称为正碰正碰，也叫，也叫对对心碰撞。心碰撞。两小球发生对心碰撞两小球发生对心碰撞碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞 一个运动的球与一个静止的球碰撞，一个运动的球与一个静止的球碰撞，碰撞之前球的运
12、动速度与两球心的连线不碰撞之前球的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上，碰撞后两球的速度都会在同一条直线上，碰撞后两球的速度都会偏离原来两球心的连线。这种碰撞称为偏离原来两球心的连线。这种碰撞称为非非对心碰撞。对心碰撞。两小球发生非对心碰撞两小球发生非对心碰撞碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞 发生对心碰撞的两个物体，碰撞前后的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，他们的动量也都沿速度都沿同一条直线，他们的动量也都沿这条直线，可以在这个方向上应用动量守这条直线，可以在这个方向上应用动量守恒定律。恒定律。发生非对
13、心碰撞的两个物体，碰撞前后发生非对心碰撞的两个物体，碰撞前后的速度不与原来的速度在同一条直线所以的速度不与原来的速度在同一条直线所以非对心碰撞是平面内的二维问题。非对心碰撞是平面内的二维问题。人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞（1 1）、定义：）、定义：微观粒子的碰撞叫做微观粒子的碰撞叫做散射散射人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞 1、如果碰撞过程中、如果碰撞过程中机械能守恒机械能守恒，这样的，这样的碰撞叫做碰撞叫做弹性碰撞弹性碰撞，如
14、果碰撞过程中，如果碰撞过程中机械能机械能不守恒不守恒，这样的碰撞叫做，这样的碰撞叫做非弹性碰撞非弹性碰撞。2、碰撞后两物体粘在一起的碰撞叫、碰撞后两物体粘在一起的碰撞叫完全完全非弹性碰撞非弹性碰撞。这种碰撞机械能损失最大。这种碰撞机械能损失最大。人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞“两动两动”弹性碰撞弹性碰撞1 101 12 2mvmvmv2221 101 122111222m vm vm v1210112()mmmmvv1102122mmmvv“一动一静一动一静”弹性碰撞弹性碰撞动量动量对比速度对比速度121022011212()2+mmmmmmmvv
15、v212011021212()2mmmmmmmvvv22221 102201 12211112222mvm vmvm v1 102201 122mvm vmvm v能量能量人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞（2007全国理综卷全国理综卷24）1、如图所示，质量为、如图所示，质量为m的由绝缘材料制成的的由绝缘材料制成的球与质量为球与质量为M=19m的金属球并排悬挂。现将绝的金属球并排悬挂。现将绝缘球拉至与竖直方向成缘球拉至与竖直方向成=600的位置自由释放，的位置自由释放，下摆后在最低点与金属球发生弹性碰撞。在平下摆后在最低点与金属球发生弹性碰撞。在平衡
16、位置附近存在垂直于纸面的磁场。已知由于衡位置附近存在垂直于纸面的磁场。已知由于磁场的阻尼作用，金属球将于再次碰撞前停在磁场的阻尼作用，金属球将于再次碰撞前停在最低点处。求经过几次碰撞后绝缘球偏离竖直最低点处。求经过几次碰撞后绝缘球偏离竖直方向的最大角度将小于方向的最大角度将小于450。人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞 解：解：设小球设小球m的摆线长度为的摆线长度为l小球小球m在下落过程中与在下落过程中与M相碰相碰之前满足机械能守恒：之前满足机械能守恒：解得：解得：人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞 说明小球被
17、反弹，而后小球又以反弹说明小球被反弹，而后小球又以反弹速度和小球速度和小球M M发生碰撞，满足：发生碰撞，满足：解得：解得：人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞当当n=2时，时，当当n=3时，时，所以所以 最多碰撞最多碰撞3次次人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞（2007山东理综山东理综38题问）题问）2、在可控核反应堆中需要给快中子减、在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。中子在重水中可与中子在重水中可与 21H核碰撞减速，在石核碰撞减速，在石墨中
18、与墨中与 126C核碰撞减速。上述碰撞可简化核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。某反应堆中快中子与静为弹性碰撞模型。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？剂，哪种减速效果更好？人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞靶核质量为靶核质量为M，由动量守恒定律及动能守恒得，由动量守恒定律及动能守恒得设中子质量为设中子质量为nm012nnmmM222012111222nnmmM10nnmMmM解得：解得：1013
19、2Mu在重水中靶核质量：在重水中靶核质量：在石墨中靶核质量：在石墨中靶核质量：12Mu101113 人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞 2007全国全国理综理综24（19分）分）3、用放射源钋的、用放射源钋的射线轰击铍时，能发射出一种射线轰击铍时，能发射出一种穿透力极强的中性射线，这就是所谓铍穿透力极强的中性射线，这就是所谓铍“辐射辐射”。1932年，查德威克用铍年，查德威克用铍“辐射辐射”分别照射（轰击）分别照射（轰击）氢和氮（它们可视为处于静止状态），测得照射后氢和氮（它们可视为处于静止状态），测得照射后铍铍“辐射辐射”方向高速运动的氢核和氮核的速
20、度之比方向高速运动的氢核和氮核的速度之比为为7.0。查德威克假设铍。查德威克假设铍“辐射辐射”是由一种质量不为是由一种质量不为零的中性粒子构成的，从而通过上述实验在历史上零的中性粒子构成的，从而通过上述实验在历史上首次发现了中子。假定铍首次发现了中子。假定铍“辐射辐射”中的中性粒子与中的中性粒子与氢或氮发生弹性正碰，试在不考虑相对论效应的条氢或氮发生弹性正碰，试在不考虑相对论效应的条件下计算构成铍件下计算构成铍“辐射辐射”的中性粒子的质量。（质的中性粒子的质量。（质量用原子质量单位等于一个量用原子质量单位等于一个12C原子量的十二分之原子量的十二分之一。取氢核和氮核的质量分别为一。取氢核和氮核
21、的质量分别为1.0。）（直接运用。）（直接运用碰撞知识解题）碰撞知识解题）人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞由动量守恒与动能守恒得：由动量守恒与动能守恒得：氢核的质量为氢核的质量为mH。构成铍。构成铍“辐射辐射”的中性粒子与氢核发生弹性正碰，碰后两的中性粒子与氢核发生弹性正碰，碰后两粒子的速度分别为粒子的速度分别为 解：解：设构成铍设构成铍“副射副射”的中性粒子的质量的中性粒子的质量和速度分别为和速度分别为m和和 H和和HHmmm22 2111222HHmmm人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞2HHmmm解得：
22、解得：同理，对于质量为同理，对于质量为mNmN的氮核，其碰后速度为的氮核，其碰后速度为2NNmmmNNHHHNmmm得：得：1.2mu得：得：7.0HN又：又：人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞 1、甲乙两船自身质量为、甲乙两船自身质量为120 kg，都静止，都静止在静水中，当一个质量为在静水中，当一个质量为30 kg的小孩以相对的小孩以相对于地面于地面6 m/s的水平速度从甲船跳上乙船时，的水平速度从甲船跳上乙船时，不计阻力，甲、乙两船速度大小之比不计阻力，甲、乙两船速度大小之比v甲甲 v乙乙=_ 5：4 2、质量、质量m1=1 kg的物体，以某一初
23、速度的物体，以某一初速度在水平面上滑行，与另一物体相碰，碰撞在水平面上滑行，与另一物体相碰，碰撞前后它们的位移随时间变化的情况如图所前后它们的位移随时间变化的情况如图所示示.若取若取g=10 m/s2，则，则m2=_kg.3人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞 3、A、B两球在光滑水平面上做相向运两球在光滑水平面上做相向运动，已知动，已知mAmB.当两球相碰后，其中一球停当两球相碰后，其中一球停止，则可以断定（止，则可以断定（）A碰前碰前A的动量等于的动量等于B的动量的动量 B碰前碰前A的动量大于的动量大于B的动量的动量 C若碰后若碰后A的速度为零，则碰
24、前的速度为零，则碰前A的动的动量大于量大于B的动量的动量 D若碰后若碰后B的速度为零，则碰前的速度为零，则碰前A的动的动量大于量大于B的动量的动量C人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞 4、放在光滑水平面上的、放在光滑水平面上的A、B两小车中间夹两小车中间夹着一个压缩轻质弹簧，用两手分别控制小车使小着一个压缩轻质弹簧，用两手分别控制小车使小车处于静止状态车处于静止状态.下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（）A两手同时放开后，两车的总动量为零两手同时放开后，两车的总动量为零 B先放开右手，后放开左手，两车的总动先放开右手，后放开左手，两车的总动量为零量
25、为零 C先放开左手，后放开右手，两车的总动先放开左手，后放开右手，两车的总动量为零量为零 D两手放开有先后，两车总动量不守恒两手放开有先后，两车总动量不守恒 AD 人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞 1、解：根据动量守恒定律知：滑块的、解：根据动量守恒定律知：滑块的速度大小为速度大小为5cm/s。方向与质量为。方向与质量为600g的滑的滑块的速度的方向相同。块的速度的方向相同。2、解：根据机械能守恒定律知、解：根据机械能守恒定律知B的最的最大速度为大速度为0.5v碰撞后两者一起运动，有动量碰撞后两者一起运动，有动量守恒定律知：守恒定律知：B的速度在的速
26、度在0.25v和和0.5v之间。之间。人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞 3、解答：由于碰撞是弹性的。根据机械能、解答：由于碰撞是弹性的。根据机械能守恒定律和动量守恒定律求的二者的速度分别为：守恒定律和动量守恒定律求的二者的速度分别为：600m/s和和160m/s 4、解答：核电站常用石墨作为中子减速剂。、解答：核电站常用石墨作为中子减速剂。5、解答：设位置粒子的质量为、解答：设位置粒子的质量为m，氢与碳，氢与碳发生弹性碰撞根据动量守恒定律得出未知粒子的发生弹性碰撞根据动量守恒定律得出未知粒子的质量氢原子质量的质量氢原子质量的1.16倍。倍。人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞人教版高中物理选修3-5 16.4碰撞
