1、 第1節碰撞G缸通律泉與知痔(對應學生用書頁碼pi)一、碰撞現象i.碰撞做相對運動的兩個(或幾個)物體相遇而發生相互作用，運動狀態發生改變的過程。2.碰撞特點(1)時間特點：在碰撞過程中，相互作用時間很短(2)相互作用力特點：在碰撞過程中，相互作用力遠遠大于外力。(3)位移特點：在碰撞過程中，物體發生速度突變時，位移極小，可認為物體在碰撞前 后仍在同一位置。：忠身探究 1 ,試列舉幾種常見的碰撞過程。提示：棒球運動中，擊球過程；子彈射中靶子的過程；重物墜地過程等。二、用氣墊導軌探究碰撞中動能的變化.實驗器材氣墊導軌，數字計時器、滑塊和光電門，擋光條和彈簧片等。2.探究過程(1)滑塊質量的測量儀

2、器：天平。(2)滑塊速度的測量儀器：擋光條及光電門。(3)數據記錄及分析，碰撞前、后動能的計算。三、碰撞的分類.按碰撞過程中機械能是否損失分為：(1)彈性碰撞：碰撞過程中動能不變UP碰撞前后系統的總動能相等， & + &=& +(2)非彈性碰撞：碰撞過程中有動能損失，即動能不守恒，碰撞后系統的總動能小于碰 撞前系統的總動能。國 + & v &十國。(3)完全非彈性碰撞：碰撞后兩物體黏合在一起，具有相同的速度,這種碰撞動能損失 最大。.按碰撞前后，物體的運動方向是否沿同一條直線可分為：(1)對心碰撞(正碰)：碰撞前后，物體的運動方向沿同一條直線。(2)非對心碰撞(斜碰)：碰撞前后，物體的運動方向

3、不在同一直線上。(高中階段只研究正碰)。鷹，景仁K(對應學生用書頁碼pi) 斗爾 受莊4生 r+t 鉆 /T 末 勺諷點一.探究方案方案一：利用氣墊導軌實現一維碰撞(1)質量的測量：用天平測量。Ax(2)速度的測量：v=言，式中Ax為滑塊(擋光片)的寬度，At為數字計時器顯示的 滑塊(擋光片)經過光電門的時間。(3)各種碰撞情景的實現：利用彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥設計 各種類型的碰撞，利用滑塊上加重物的方法改變碰撞物體的質量。方案二：利用等長懸線懸掛等大小球實現一維碰撞(1)質量的測量：用天平測量。(2)速度的測量：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應小球的速度，測

4、量 碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速度。(3)不同碰撞情況的實現：用貼膠布的方法增大兩球碰撞時的能量損失。方案三：利用小車在光滑桌面上碰撞另一靜止小車實現一維碰撞。(1)質量的測量：用天平測量。(2)速度的測量：v = W，Ax是紙帶上兩計數點間的距離，可用刻度尺測量。A t為小At車經過Ax所用的時間，可由打點間隔算出。.實驗器材方案一：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。方案二：帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等。方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥。.實驗步驟不論采用

5、哪種方案，實驗過程均可按實驗方案合理安排，參考步驟如下：(1)用天平測相關質量。(2)安裝實驗裝置。(3)使物體發生碰撞。(4)測量或讀出相關物理量，計算有關速度。(5)改變碰撞條件，重復步驟 (3)、(4)。(6)進行數據處理，通過分析比較，找出碰撞中的守恒量。(7)整理器材，結束實驗。.數據處理為了探究碰撞中的不變量，將實驗中測得的物理量填入如下表格碰撞前碰撞后mm2mm2速度V1V2V1Vzmvmv1 + mv2mvJ + mv22mv22mv1 + mv2,2,2mv1+ nw2v mV1/ m+ V2/ mv/m+ V2 /m經過驗證后可知，在誤差允許的范圍內，碰撞前后不變的量是物體

6、的質量與速度的乘積,即 mvi+ rmv2= mvi + rmv2。:嘗試隰用1 .如圖1-1-1所示為用氣墊導軌實驗探究碰撞中的不變量的實驗裝置，遮光片 D在運動過程中的遮光時間 At被光電計時器自動記錄下來。在某次實驗中，滑塊1和滑塊2質量分別為m= 0.240 kg、m= 0.220 kg ,滑塊1運動起來，向著靜止的導軌上的滑塊2撞去,碰撞之前滑塊1的擋光片經過光電門時，光電計時器自動記錄下來的時間At = 110.7 ms o碰撞之后，滑塊1和滑塊2粘連在一起，擋光片通過光電門的時間At =214.3 m已知兩滑塊上的擋光板的寬度都是Ax=3 cm,問:光電門圖 1-1-1(1)碰撞

7、前后兩滑塊各自的質量與速度乘積之和相等嗎，即mv1 + mv2=mv+ mv2成立嗎？(2)碰撞前后兩滑塊各自的質量與速度平方乘積之和相等嗎，即mv12+mw22=mv 12 +2mv2成立嗎？解析：(1)因為滑塊遮光片的寬度是Ax,遮光片通過光電門的時間是At,所以滑塊速-2度可用公式v詈求出。碰撞之前，滑塊 1的速度 Vi= *=110； X 10 3 m/s =0271 m/s碰撞之前，滑塊2靜止，所以v2=0碰撞之后，兩滑塊粘連在一起V1 = V2一 一 一23X 10JT- =214.3X10 3 m/s140 m/smv1+mv2= 0.240 x 0.271 kg m/s= 0.

8、065 kg m/smv/ + mv2 = (0.240 +0.220) x 0.140 kg - m/s =0.064 kg - m/s所以，在誤差允許范圍內，mv1+nw2=mv1 + nw2 成立。(2)碰撞之前：mv12+mv=0.240 x 0.271 2 J =0.018 J碰撞之后：mv/ 2+mV2 2=(0.240 +0.220) x 0.140 2 J =0.009 J2 .2/22可見 mv1 + nw2 mv1+ mv2答案：（1）成立 （2）不成立對彈性碰撞和非彈性碰撞的理解& 曰十02,.碰撞中能量特點：碰撞過程中，一般伴隨機械能的損失，即 & +應 其中，碰撞過程

9、中，無機械能損失的碰撞為彈性碰撞。.彈性碰撞：若兩球碰撞后形變能完全恢復，并沒有能量損失，碰撞前后系統的動能相等，這類碰撞稱為彈性碰撞。.非彈性碰撞：若兩球碰后它們的形變不能完全恢復原狀，一部分動能最終轉化為內能，碰前碰后系統的動能不再相等，這種碰撞叫做非彈性碰撞。如果碰撞后二者成為一個整 體，系統的動能損失得最多，這種碰撞叫做完全非彈性碰撞。=餐試應用.在光滑的水平面上， 動能為Eo的鋼球1與靜止鋼球2發生碰撞，碰后球1反向運動,其動能大小記為日，球2的動能大小記為E2,則必有（）B. E=E)A. EYE)C. E2E)解析：選A 根據碰撞前后動能關系得E1+E2WE,必有E1Eo, E2

10、 Eoo故只有A項對。（對應學生用書頁碼P2)實驗探究碰撞過程中的不變量例1某同學設計了一個用打點計時器探究碰撞過程中不變量的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續做勻速運動，他設計的裝置如圖1-1-2甲所示。在小車 A后面連著紙帶，電磁打點計時器所接電源頻率為50 Hz,長木板的一端下墊著小木塊用以平衡摩擦力。長木逑5電 打點計時器 紙帶甲afic 7)7.-曰一工廠專&.40 10.50 9.0B 6.95 (cm)乙圖 1-1-2(1)若已得到打點紙帶如圖 1-1-2乙所示，并測得各計數點間距離標在圖上， A為運動 起

11、始的第一點，則應選 段來計算A碰撞前速度，應選 段來計算A和B碰撞后的共同速度。(2)已測得小車 A的質量m=0.40 kg，小車B的質量m2=0.20 kg ,由以上測量結果可 得：碰撞前兩車質量與速度乘積之和為 kg , m/s;碰撞后兩車質量與速度乘積之和為 kg , m/s。(3)結論。解析(1)從分析紙帶上打點的情況看，BC段既表示小車做勻速運動，又表示小車有較大的速度，而AB段相同時間內間距不一樣，說明剛開始不穩定， 因此BC段能較準確描述小車A碰撞前的運動情況， 故應用BC段計算A碰撞前的速度，從CD段打點情況看，小車的 運動情況還沒穩定， 而在DE段小車運動穩定，故應選DE段計

12、算小車 A和B碰撞后的共同速 度。(2)小車A碰撞前速度BC 10.50X10t = 0.02 X 5m/s = 1.050 m/s小車A碰前的質量與速度乘積為mv1 = 0.40 X 1.050 kg - m/s =0.420 kg m/s。碰撞后小車A B共同速度V1DE 6.95X10T= 0.02X5m/s = 0.695 m/s兩車碰撞后的質量與速度乘積之和為mv+ mv2 =(m+m2)V1 = (0.40 +0.20)X0.695 kg - m/s= 0.417 kg m/s。(3)碰前的質量與速度乘積之和等于碰后的質量與速度乘積之和，即碰撞過程中的不變 量為質量與速度乘積之和。

13、答案(1) BC DE (2)0.4200.417(3)見解析用能量的觀點判斷碰撞的類別例2 質量為5 kg的A球以3 m/s的速度與質量為10 kg靜止的B球發生碰撞，碰 后A球以1 m/s的速度反向彈回，B球以2 m/s的速度向前運動，試分析：(1)碰撞過程中損失了多少動能。(2)兩球的碰撞屬于何種類型的碰撞。解析(1)碰撞前物體的動能21、，_、，- 2 ,E(a= rava = - x 5x 3 J =22.5 J TOC o 1-5 h z 2碰撞后物體的動能,1,212E k=EA + E kB =2RAVA 2 + 2mVB21、- 2 ,1c2 ,= 2*5X1 J +2X10

14、X2 J =22.5 J o故碰撞過程中無動能損失。(2)由于碰撞過程中無動能損失，故兩球的碰撞屬于彈性碰撞。答案(1)0(2)彈性碰撞(1)物體間發生完全彈性碰撞后形變能完全恢復，碰撞系統的動能守恒；物體間發生非 彈性碰撞后形變不能完全恢復，碰撞系統的動能有損失；物體間發生完全非彈性碰撞后，形變完全不能恢復，碰撞系統的動能損失最大。(2)質量為m的運動物體與質量為 m的靜止物體發生彈性碰撞后，兩物體交換速度。(對應學生用書頁碼P3).在研究兩物體的碰撞問題時，除利用氣墊導軌外，還可以利用打點計時器研究，試分析下列關于用打點計時器的研究正確的是()A.相互作用的兩車上，一個裝上撞針，一個裝上橡

15、皮泥，是為了改變兩車的質量.相互作用的兩車上，一個裝上撞針，一個裝上橡皮泥，是為了碰撞后粘在一起C.先接通打點計時器電源，再釋放拖動紙帶的小車D.先釋放拖動紙帶的小車，再接通打點計時器的電源解析：選 BC車的質量可以用天平測量，改變小車的質量可以加祛碼，沒有必要一個 用釘子而另一個用橡皮泥配重，這樣做的目的是為了碰撞后粘在一起有共同速度，便于測量碰后的速度，選項 B正確。打點計時器的使用原則是先接通電源，C項正確。.下面對于碰撞的理解，正確的是 ()A.運動的物體碰撞時，在極短時間內它們的運動狀態發生顯著變化B.在碰撞現象中，一般來說物體所受的外力作用不能忽略C.如果碰撞過程中動能不變，則這樣

16、的碰撞叫做非彈性碰撞D.根據碰撞過程中動能是否守恒，碰撞可分為正碰和斜碰解析：選A碰撞的主要特點是：相互作用時間短，作用力峰值大，因而其他外力可以忽略不計，在極短時間內物體的運動狀態發生明顯變化，故A對B錯。根據碰撞過程中動能 TOC o 1-5 h z 是否守恒，碰撞分為彈性碰撞和非彈性碰撞，其中動能不變的碰撞稱為彈性碰撞，故C、D錯。3.如圖1-1-3所示，P物體與一個連著彈簧的 Q物體正碰，碰后 P :廣，呼白 物體靜止，Q物體以P物體碰前的速度 v離開，已知P與Q質量相等，彈簧.圖 1-1-3質量忽略不計，那么當彈簧被壓縮至最短時，下列的結論中正確的是（）P的速度恰好為零P與Q具有相同

17、的速度Q剛開始運動Q的速度等于v解析：選B彈簧被壓縮到最短時，即為兩物體相對靜止時，此時兩物體具有相同的速 度，故B對。.在公路上甲、乙兩車相撞，發生了一起車禍，甲車司機的前胸受傷，乙車司機的后 背受傷，則這起車禍可能出現的情況是（）兩車同向運動，甲車在前，乙車在后，乙車撞上甲車兩車同向運動，乙車在前，甲車在后，甲車撞上乙車乙車司機在前倒車，甲車在乙車的后面向乙車運動，撞上了乙車兩車相向運動，來不及剎車，互相撞上了 TOC o 1-5 h z A.B.C.D.解析：選B甲司機胸前受傷，說明車受到突然向后的力，車速突然減小；乙司機后背 受傷，說明乙車加速度向前，受到向前的力，即甲車從后面碰上乙車

18、。.在利用氣墊導軌探究碰撞中的不變量的實驗中，哪些因素可導致實驗誤差（）A.導軌安放不水平B.小車上擋光板傾斜C.兩小車質量不相等D.兩小車碰后連在一起解析：選AB導軌不水平，小車速度將會受重力影響，A項對；擋光板傾斜會導致擋光板寬度不等于擋光階段小車通過的位移，導致速度計算出現誤差，B項對。.現有甲、乙兩滑塊，質量分別為3m和m以相同的速率 v在光滑水平面上相向運動， 發生了碰撞。已知碰撞后甲滑塊靜止不動，乙滑塊反向運動，且速度大小為2v。那么這次碰撞是（）A.彈性碰撞B.非彈性碰撞C.完全非彈性碰撞D.條件不足，無法確定解析：選A碰前總動能：-12.122E=2 3dt v + 2mv=

19、2mv122碰后總動能： E =2mv 2=2mV, Ek=Ekf ,所以A對。.質量為1 kg的A球以3 m/s的速度與質量為 2 kg靜止的B球發生碰撞，碰后兩球 以1 m/s的速度一起運動。則兩球的碰撞屬于 類型的碰撞，碰撞過程中損失了 動能。解析：由于兩球碰后速度相同，沒有分離，因此兩球的碰撞屬于完全非彈性碰撞，在碰撞過程中損失的動能為1212A E = 2mAVo - 2（ ha+ mB） v= 1X1X3 2 J -1X3X12 J =3 J 。22答案：完全非彈性碰撞 3 J.如圖1-1-4甲所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實驗小車，甲車系一穿過打點計時器的紙帶，當甲車受到水

20、平向右的沖力時啟動打點計時器，甲車運動一段距離后，與靜止的乙車發生正碰并粘在一起運動，紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車運動情況，如圖1-1-4乙所示，電源頻率為 50 Hz,則碰撞前甲車速度大小為m/s ,碰撞后兩車的共同速度大小為 m/s。解析：碰撞前甲在 0.04 s內的位移x= 2.4 cm ,則v = x= ?fm = 0.6 m/s,碰撞后二者在 0.04 s內運動的位移可得v=0.016 m0.04 s=0.4 m/sX2= 1.6 cm,由x v=tt 0.04 s答案：0.60.4.如圖1-1-5所示為氣墊導軌上兩個滑塊A、B相互作用后運動過程的頻閃照片，頻閃的頻率為10 Hz

21、。開始時兩個滑塊靜止， 它們之間有一根被壓縮的輕彈簧，滑塊用繩子連接，繩子燒斷后，兩個滑塊向相反方向運動，已知滑塊A B的質量分別為200 g、300 g,根據照片記錄的信息， A B離開彈簧后，A滑塊做 運動，其速度大小為 m/s,本實驗中得出的結論是 ，1098I 山山山 hu 山ii山山 huihnihuihwh山 hwliiidiwhu 山iiihiiihH 山 iiihwlii109 ScmTirni n ii/firTTiIIliiIiiuIiliiIiijliiiIilljIjiiiIiiiiIiuiLiijiIijiiIljiiIujiIilliIii圖 1-1-5解析：燒斷細繩前：va= 0, vb= 0,所以有rava+ rbvb= 0,燒斷細繩后：va =0.09 m/s,Vb =0.06 m/s ,規定向右為正方向，則有rava + rbvb =0.2 x(0.09)kg m/s+0.3 x 0.06 kg - m/s=0,則由以上計算可知:mvA+mvB = nwA + rbvb。答案：勻速 0.09細繩燒斷前后滑塊A B的質量與速度乘積之和為不變量10.如圖1-1-6中,設擋光板寬度為 3 cm,左側滑塊碰后通