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1、高二物理集体备课组共案 选修3-5 NO.16.4-5 执笔：侯付永班级： 组别： 姓名： 组内评价： 教师评价： 164-5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
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： 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。 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。 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
3、 、 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）按碰撞前后系统的动能损失分类，碰撞可分为 、 和 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、 、 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. 、碰撞过程中系统的动能损失 、碰后两物体速度 3、形变与恢复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
4、形变量最大时，两物体速度 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
5、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、在用粒子轰击金箔时，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 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
6、动，我们称为反冲。此时动量守恒定律的表达式可表示为：_。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，由于反冲现象枪身会 ，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_的质量与火箭_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
7、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m1、m2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m1、m2、v1、v2表达v1和v2的公式。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： = = 若m1=m2，即两物体的质量相等，根据上两式有 = = 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
8、。即两物体碰后交换了速度。若m1m2，则有m1-m2m1，m1+m2m1。代入上两式有： = = 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。若m1m2，则有m1-m2 -m2，0。代入上两式得： = = 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v0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： ：两物体发生完全非弹性碰撞。 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
9、方向。则由动量守恒定律： 由能的转化和守恒知产生的内能Q=-= 。（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2 图3 图 5 图 4 V1图 7 图 6 （4）上述各情形处理成完全非弹性碰撞后，系统动能的减小量是不是一定转化为内能？4、边解边悟例1、在光滑的水平面上有三个完全相同的小球排成一条直线2、3小球静止，并靠在一起，1球以速度v0射向它们，如图所示设碰撞过程不损失机械能，则碰后三个小球的速度为多少？练习1：有光滑圆弧轨道的小车质量为M =3kg，静止在光滑水平地面上，圆弧下端水平，有一质量为m=1kg的小球以水平初速度v=4m/s滚上小车，如
10、图所示求小球又滚下小车分离时二者的速度?例2、如图所示，P物体与一个连着弹簧的Q物体正碰，碰撞后P物体静止，Q物体以P物体碰撞前速度v离开，已知P与Q质量相等，弹簧质量忽略不计，那么当弹簧被压缩至最短时，下列的结论中正确的应是 ( )A、P的速度恰好为零 B、P与Q具有相同速度C、Q刚开始运动 D、Q的速度等于v 练习2：在光滑水平面上，有A、B两个小球向右沿同一直线运动，取向右为正，两球的动量分别是pA=5kgm/s，pB=7kgm/s，如图所示若能发生正碰，则碰后两球的动量增量pA、pB可能是 （ ）A、pA=-3kgm/s；pB =3kgm/sB、pA=3kgm/s；pB =3kgm/s
11、C、pA=-10kgm/s；pB =10kgm/sD、pA=3kgm/s；pB =-3kgm/s例3、一火箭喷气发动机每次喷出m=200 g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v=1 000 m/s，设火箭质量M=300 kg，发动机每秒喷气20次.(1)当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？(2)运动第1 s末，火箭的速度多大？V2练习3：设火箭飞行时在极短时间内喷射燃气的质量为m,喷出的燃气相对喷气前的火箭的速度为u，喷出燃气后火箭的质量为M。计算火箭喷气后的速度。例4、人船模型：如图16-5-1所示，长为、质量为的小船停在静水中，质量为的人从静止开始从船头走到船尾，不计水的阻力，求船和人对地面的位移各为多少？练习4：气球质量为200 kg，载有质量为50 kg的人，静止在空中距地面20 m高的地方，如图所示，气
