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1、一维弹性碰撞一维弹性碰撞鲁科版鲁科版 高中物理高中物理 选修选修3-53-5李星李星 保定市第三中学保定市第三中学任务一：碰撞的特点和分类（课前）任务一：碰撞的特点和分类（课前）任务二：牛顿摆演示实验任务二：牛顿摆演示实验任务三：任务三：“一动一静一动一静”弹性正碰模型（课前）弹性正碰模型（课前）任务四：牛顿摆现象解释任务四：牛顿摆现象解释任务五：任务五：“广义的广义的”一动一静弹性碰撞一动一静弹性碰撞任务六：两动弹性碰撞的分析和应用任务六：两动弹性碰撞的分析和应用1 1碰撞的特点碰撞的特点：物体物体碰撞碰撞过程过程中，相互作用中，相互作用时间极时间极短短，系统系统内力内力极大，极大，外力外力
2、可忽略，动量守恒可忽略，动量守恒。任务一：复习碰撞的特点和分类任务一：复习碰撞的特点和分类2 2、碰撞的分类：、碰撞的分类：（按照动能是否改变）（按照动能是否改变）种种 类类特特 点点弹性碰撞弹性碰撞动动能不损失能不损失完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞碰后共速碰后共速，动动能损失最大能损失最大一般碰撞一般碰撞动动能有损失能有损失1 1碰撞的特点碰撞的特点：任务二：观察牛顿摆任务二：观察牛顿摆牛顿摆是由法国物理学家伊丹牛顿摆是由法国物理学家伊丹马略特（马略特（EdmeEdme MariotteMariotte）最早于）最早于16761676年提出年提出的，的，19601960年代发明的桌面演示装置，
3、五个质量相同的球由吊绳固定，彼此紧年代发明的桌面演示装置，五个质量相同的球由吊绳固定，彼此紧密排列。又叫：牛顿摆球、动量守恒摆球、碰碰球等。密排列。又叫：牛顿摆球、动量守恒摆球、碰碰球等。任务三：一动一静弹性正碰（高频考点）任务三：一动一静弹性正碰（高频考点）v0v1m1v2m2m1m2例题例题1 1（自编）：如图，光滑水平面上有三个大小相同的弹（自编）：如图，光滑水平面上有三个大小相同的弹性球性球A A、B B、C C在水平面上并排在一条直线上，质量分别为在水平面上并排在一条直线上，质量分别为m m、2m2m和和3m3m，B B、C C均静止，球均静止，球A A沿上述直线以初速度沿上述直线以
4、初速度v v0 0先与原来先与原来静止的静止的B B发生正碰，求最终三球速度的大小和方向。发生正碰，求最终三球速度的大小和方向。任务四：牛顿摆观察和解释任务四：牛顿摆观察和解释例题例题2 2：右图是：右图是“牛顿摆牛顿摆”装置，装置，5 5个完全相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上，个完全相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上，5 5根轻绳互相平根轻绳互相平行，行，5 5个钢球彼此紧密排列，球心等高。用个钢球彼此紧密排列，球心等高。用1 1、2 2、3 3、4 4、5 5分别标记分别标记5 5个小钢球。当把小球个小钢球。当把小球1 1向左拉向左拉起一定高度，如图甲所示，然后由静止释放，在极短时间内经
5、过小球间的相互碰撞，可观察到球起一定高度，如图甲所示，然后由静止释放，在极短时间内经过小球间的相互碰撞，可观察到球5 5向右摆起，且达到的最大高度与球向右摆起，且达到的最大高度与球1 1的释放高度相同，如图乙所示。关于此实验，下列说法中正确的释放高度相同，如图乙所示。关于此实验，下列说法中正确的是（的是（）A A上述实验过程中，上述实验过程中，5 5个小球组成的系统机械能守恒，动量守恒个小球组成的系统机械能守恒，动量守恒B B上述实验过程中，上述实验过程中，5 5个小球组成的系统机械能不守恒，动量不守恒个小球组成的系统机械能不守恒，动量不守恒C C如果同时向左拉起小球如果同时向左拉起小球1 1
6、、2 2、3 3到相同高度（如图丙所示），同时由静止释放，经碰撞后，小到相同高度（如图丙所示），同时由静止释放，经碰撞后，小球球4 4、5 5一起向右摆起，且上升的最大高度高于小球一起向右摆起，且上升的最大高度高于小球1 1、2 2、3 3的释放高度的释放高度D D如果同时向左拉起小球如果同时向左拉起小球1 1、2 2、3 3到相同高度（如图丙所示），同时由静止释放，经碰撞后，小到相同高度（如图丙所示），同时由静止释放，经碰撞后，小球球3 3、4 4、5 5一起向右摆起，且上升的最大高度与小球一起向右摆起，且上升的最大高度与小球1 1、2 2、3 3的释放高度相同的释放高度相同D D弹簧追赶模
7、型：弹簧追赶模型：任务五：任务五：“广义的广义的”一动一静弹性正碰一动一静弹性正碰如图，如图，A A、B B两物体质量分别为两物体质量分别为m m1 1=1kg=1kg、m m2 2=3kg=3kg，置于，置于光滑光滑地面地面上上，轻轻弹簧弹簧开始时处于开始时处于原长状态原长状态且与静止的且与静止的B B栓接栓接。A A以初速度以初速度4m/s4m/s正对正对B B滑行。滑行。（1 1）求弹簧的最大弹性势能。）求弹簧的最大弹性势能。（2 2）分析此后）分析此后A A的最小速度。的最小速度。通过分析通过分析得到得到如下如下规律规律：(1)A(1)A、B B两物体相距两物体相距最近（最远）时最近（
8、最远）时，两物体，两物体共速共速，弹性弹性势能最大势能最大。(2)(2)弹簧再次弹簧再次恢复原长时恢复原长时A A、B B两物体分开后的速度分别达两物体分开后的速度分别达到到最大或最小（可能反向）最大或最小（可能反向）。任务五：任务五：“广义的广义的”一动一静弹性正碰一动一静弹性正碰变形：变形：例题例题3 3：在光滑水平地面上放有一质量为在光滑水平地面上放有一质量为M M带光滑弧形槽的小车，带光滑弧形槽的小车，一个质量为一个质量为m m的小铁块以速度的小铁块以速度V V0 0沿水平槽口滑去，到达某一高度沿水平槽口滑去，到达某一高度后后(设设m m不会从左端滑离不会从左端滑离M)M)，小球又返回
9、车右端。求：，小球又返回车右端。求：(1)(1)铁块能滑至弧形槽内的最大高度？铁块能滑至弧形槽内的最大高度？(2)(2)小车的最大速度？小车的最大速度？(3)(3)铁块脱离小球后将做什么运动？铁块脱离小球后将做什么运动？任务五：任务五：“广义的广义的”一动一静弹性正碰一动一静弹性正碰v1v共“伽利略大炮伽利略大炮”模型模型（根据高考题改编）（根据高考题改编）如图所示，如图所示，小小球质球质量为量为m m，大大球质量为球质量为M M，M=3mM=3m，它们一起，它们一起自高自高h h处自由下落，不计空气阻力，设地处自由下落，不计空气阻力，设地面上铺有弹性钢板，面上铺有弹性钢板，所有所有碰撞均为弹
10、性碰撞均为弹性正正碰，试计算着地后碰，试计算着地后小小球能够上升的最球能够上升的最大高度。大高度。任务六：任务六：弹性碰撞的延伸弹性碰撞的延伸-两动弹性碰撞两动弹性碰撞碰撞的延伸：两动弹性碰撞的计算和分析（课后计算）碰撞的延伸：两动弹性碰撞的计算和分析（课后计算）在一光滑水平面上有两个质量分别为在一光滑水平面上有两个质量分别为m m1 1和和m m2 2的小刚球的小刚球A A和和B B，以如图所示速度以如图所示速度v v1 1、v v2 2发生弹性发生弹性正正碰，碰撞后它们的速度分碰，碰撞后它们的速度分别为别为多少？多少？任务六：任务六：弹性碰撞的延伸弹性碰撞的延伸-两动弹性碰撞两动弹性碰撞小结：小结：1 1、碰撞是、碰撞是动量守恒动量守恒的集中体现；的集中体现；2 2、弹性碰撞是碰撞中的特例，其本质是、弹性碰撞是碰撞中的特例，其本质是两个守恒两个守恒律律的应用；的应用；3 3、动量部分的学习要充分体现、动量部分的学习要充分体现动力学分析动力学分析和和功能功能分析分析的大力学观点；的大力学观点；4 4、物理本来就是、物理本来就是基于实验基于实验的学科，诸多高考题目的学科，诸多高考题目源自于源自于实际生活的模型的实验探究实际生活的模型的实验探究，并引发更多思，并引发更多思考和联想考和联想