高一物理第十六章 动量守恒定律（续）人教实验版.docVIP

高一物理第十六章 动量守恒定律（续）人教实验版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 4. 碰撞 5. 反冲运动与火 6. 用动量概念表示牛顿第二定律 二. 知识要点 了解碰撞的定义，理解弹性碰撞的意义，理解非弹性碰撞的意义。会用弹性、非弹性碰撞的规律分析简单碰撞现象。理解反冲运动及火箭原理。理解冲量的概念及动量定理。知道牛顿第二定律的动量变化率的表示。 三. 重难点解析 4 碰撞 1. 碰撞指的是物体间的相互作用持续时间很短，而物体间相互作用力很大的现象。 碰撞是十分普遍的现象，特别是在有关微观粒子的探讨中，碰撞的研究起着重要的作用。 在碰撞现象中，一般都满足内力远大于外力，故可以用动量守恒定律处理碰撞问题。按碰撞前后物体的动量是否在一条直线上有正碰和斜碰之分，中学物理只研究正碰的情况。 2. 一般的碰撞过程中，系统的总动能要有所减少。若总动能的损失很小，可以略去不计，这种碰撞叫做弹性碰撞。若两物体碰后黏合在一起，这种碰撞动能损失最多，叫做完全非弹性碰撞。一般情况下系统动能都不会增加（由其他形式的能转化为机械能的除外，如爆炸过程），这也常是判断一些结论是否成立的依据。 弹性碰撞和非弹性碰撞 在本章第1节开始的演示中，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损失，碰撞过程能量守恒。 如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞（elastic．Collision）；如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞（inelasti～collision）。 近代物理学中，经常遇到的是微观粒子间的碰撞。微观粒子之间的力是保守力，碰撞时没有能量损失，所以我们重点研究弹性碰撞。 可以先根据动量守恒定律求出碰撞后的共同速度v’，用v表示它，然后分别计算碰撞前后的总动能。 我们考虑一维弹性碰撞。在本章第l节开始时的演示中已经观察了两个质量相等物体的碰撞、两个质量相差悬殊的物体的弹性碰撞。了解了它们碰撞前后速度变化的特点。现在把它们的碰撞做弹性碰撞处理，从理论上分析不同情况下碰撞前后速度的变化情况。 假设物体m1以速度v1与原来静止的物体m2碰撞，碰撞后它们的速度分别为v1′和 v2′。我们的任务是得出用m1、m2、v1表达v1′和v2′的公式。 碰撞过程都要遵从动量守恒定律，据此可以列出包含上述各已知量和未知量的方程。弹性碰撞中没有机械能损失，于是可以列出另一个方程。两个方程联立，把v1′和v2′作为未知量解出来就可以了。 如图所示的碰撞发生后，两个物体的速度分别为 ， （1） （2） 我们对几种情况下这两个式子的结果做些分析。 m1= m2，即两个物体的质量相等 这时m1－m2=0，m1+m2=2m1。根据(1)、(2)两式，有 v1′= 0 v2′= v0 这表示第一个物体的速度由v1变为零，而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。 若m1m2，即第一个物体的质量比第二个物体大得多，这时m1－m2≈m1，m1+m2≈m1。根据（1）、（2）两式，有vl′= v1 v2′=2vl 这表示碰撞后第一个物体的速度没有改变，而第二个物体以2v1的速度被撞出去。 若m1m2，即第一个物体的质量比第二个物体小得多这时m1－m2≈－m2，=0。根据（1）、（2）两式，有 v1′=， v2′=0 这表示碰撞以后第一个物体被撞了回去，以原来的速率向反方向运动，而第二个物体仍然静止。 这里从理论上讨论了本章第l节开始时的实验。如果在这些讨论之后你再做一次那个实验，是不是对于科学理论与实验的关系会有新的体验? 对心碰撞和非对心碰撞 如图甲，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。这种碰撞称为正碰（direct impact），也叫对心碰撞。 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不在同一条直线上，碰撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线。这种碰撞称为非对心碰撞。 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，它们的动量也都沿这条直线，可以在这个方向上应用动量守恒定律。前面我们已经多次遇到这种情形。 发生非对心碰撞的两个物体，碰撞后的速度都不与原来的速度在同一条直线上，所以非对心碰撞比较复杂，是平面内的二维问题。 散射 在粒子物理和核物理中，常常使一束粒子射入物体，粒子与物体中的微粒碰撞。研究碰撞后粒子的运动方向，可以得到与物质微观结构有关的很多信息。与宏观物体碰撞不同的是，微观粒子相互接近时并不发生直接接触，因此微观粒子的碰撞又叫做散射 （scatteri