1、 第1節(jié)碰撞G缸通律泉與知痔(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)頁(yè)碼pi)一、碰撞現(xiàn)象i.碰撞做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)(或幾個(gè))物體相遇而發(fā)生相互作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的過(guò)程。2.碰撞特點(diǎn)(1)時(shí)間特點(diǎn)：在碰撞過(guò)程中，相互作用時(shí)間很短(2)相互作用力特點(diǎn)：在碰撞過(guò)程中，相互作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力。(3)位移特點(diǎn)：在碰撞過(guò)程中，物體發(fā)生速度突變時(shí)，位移極小，可認(rèn)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(jiàn)的碰撞過(guò)程。提示：棒球運(yùn)動(dòng)中，擊球過(guò)程；子彈射中靶子的過(guò)程；重物墜地過(guò)程等。二、用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中動(dòng)能的變化.實(shí)驗(yàn)器材氣墊導(dǎo)軌，數(shù)字計(jì)時(shí)器、滑塊和光電門(mén)，擋光條和彈簧片等。2.探究過(guò)程(1)滑塊質(zhì)量的測(cè)量?jī)x

2、器：天平。(2)滑塊速度的測(cè)量?jī)x器：擋光條及光電門(mén)。(3)數(shù)據(jù)記錄及分析，碰撞前、后動(dòng)能的計(jì)算。三、碰撞的分類.按碰撞過(guò)程中機(jī)械能是否損失分為：(1)彈性碰撞：碰撞過(guò)程中動(dòng)能不變UP碰撞前后系統(tǒng)的總動(dòng)能相等， & + &=& +(2)非彈性碰撞：碰撞過(guò)程中有動(dòng)能損失，即動(dòng)能不守恒，碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)能小于碰 撞前系統(tǒng)的總動(dòng)能。國(guó) + & v &十國(guó)。(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(dòng)能損失 最大。.按碰撞前后，物體的運(yùn)動(dòng)方向是否沿同一條直線可分為：(1)對(duì)心碰撞(正碰)：碰撞前后，物體的運(yùn)動(dòng)方向沿同一條直線。(2)非對(duì)心碰撞(斜碰)：碰撞前后，物體的運(yùn)動(dòng)方向

3、不在同一直線上。(高中階段只研究正碰)。鷹，景仁K(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)頁(yè)碼pi) 斗爾 受莊4生 r+t 鉆 /T 末 勺諷點(diǎn)一.探究方案方案一：利用氣墊導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)一維碰撞(1)質(zhì)量的測(cè)量：用天平測(cè)量。Ax(2)速度的測(cè)量：v=言，式中Ax為滑塊(擋光片)的寬度，At為數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的 滑塊(擋光片)經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間。(3)各種碰撞情景的實(shí)現(xiàn)：利用彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥設(shè)計(jì) 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(zhì)量。方案二：利用等長(zhǎng)懸線懸掛等大小球?qū)崿F(xiàn)一維碰撞(1)質(zhì)量的測(cè)量：用天平測(cè)量。(2)速度的測(cè)量：可以測(cè)量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對(duì)應(yīng)小球的速度，測(cè)

4、量 碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對(duì)應(yīng)小球的速度。(3)不同碰撞情況的實(shí)現(xiàn)：用貼膠布的方法增大兩球碰撞時(shí)的能量損失。方案三：利用小車(chē)在光滑桌面上碰撞另一靜止小車(chē)實(shí)現(xiàn)一維碰撞。(1)質(zhì)量的測(cè)量：用天平測(cè)量。(2)速度的測(cè)量：v = W，Ax是紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，可用刻度尺測(cè)量。A t為小At車(chē)經(jīng)過(guò)Ax所用的時(shí)間，可由打點(diǎn)間隔算出。.實(shí)驗(yàn)器材方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。方案二：帶細(xì)線的擺球(兩套)、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等。方案三：光滑長(zhǎng)木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(chē)(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥。.實(shí)驗(yàn)步驟不論采用

5、哪種方案，實(shí)驗(yàn)過(guò)程均可按實(shí)驗(yàn)方案合理安排，參考步驟如下：(1)用天平測(cè)相關(guān)質(zhì)量。(2)安裝實(shí)驗(yàn)裝置。(3)使物體發(fā)生碰撞。(4)測(cè)量或讀出相關(guān)物理量，計(jì)算有關(guān)速度。(5)改變碰撞條件，重復(fù)步驟 (3)、(4)。(6)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)分析比較，找出碰撞中的守恒量。(7)整理器材，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。.數(shù)據(jù)處理為了探究碰撞中的不變量，將實(shí)驗(yàn)中測(cè)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(jīng)過(guò)驗(yàn)證后可知，在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后不變的量是物體

6、的質(zhì)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(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)裝置，遮光片 D在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的遮光時(shí)間 At被光電計(jì)時(shí)器自動(dòng)記錄下來(lái)。在某次實(shí)驗(yàn)中，滑塊1和滑塊2質(zhì)量分別為m= 0.240 kg、m= 0.220 kg ,滑塊1運(yùn)動(dòng)起來(lái)，向著靜止的導(dǎo)軌上的滑塊2撞去,碰撞之前滑塊1的擋光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)，光電計(jì)時(shí)器自動(dòng)記錄下來(lái)的時(shí)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(guò)光電門(mén)的時(shí)間At =214.3 m已知兩滑塊上的擋光板的寬度都是Ax=3 cm,問(wèn):光電門(mén)圖 1-1-1(1)碰撞

7、前后兩滑塊各自的質(zhì)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(zhì)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?yàn)榛瑝K遮光片的寬度是Ax,遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)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(nèi)，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(jiàn) mv1 + nw2 mv1+ mv2答案：（1）成立 （2）不成立對(duì)彈性碰撞和非彈性碰撞的理解& 曰十02,.碰撞中能量特點(diǎn)：碰撞過(guò)程中，一般伴隨機(jī)械能的損失，即 & +應(yīng) 其中，碰撞過(guò)程

9、中，無(wú)機(jī)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(fù)，并沒(méi)有能量損失，碰撞前后系統(tǒng)的動(dòng)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(fù)原狀，一部分動(dòng)能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，碰前碰后系統(tǒng)的動(dòng)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(gè)整 體，系統(tǒng)的動(dòng)能損失得最多，這種碰撞叫做完全非彈性碰撞。=餐試應(yīng)用.在光滑的水平面上， 動(dòng)能為Eo的鋼球1與靜止鋼球2發(fā)生碰撞，碰后球1反向運(yùn)動(dòng),其動(dòng)能大小記為日，球2的動(dòng)能大小記為E2,則必有（）B. E=E)A. EYE)C. E2E)解析：選A 根據(jù)碰撞前后動(dòng)能關(guān)系得E1+E2WE,必有E1Eo, E2

10、 Eoo故只有A項(xiàng)對(duì)。（對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)頁(yè)碼P2)實(shí)驗(yàn)探究碰撞過(guò)程中的不變量例1某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞過(guò)程中不變量的實(shí)驗(yàn)：在小車(chē)A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車(chē)A使之做勻速運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的裝置如圖1-1-2甲所示。在小車(chē) A后面連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源頻率為50 Hz,長(zhǎng)木板的一端下墊著小木塊用以平衡摩擦力。長(zhǎng)木逑5電 打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(diǎn)紙帶如圖 1-1-2乙所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離標(biāo)在圖上， A為運(yùn)動(dòng) 起

11、始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選 段來(lái)計(jì)算A碰撞前速度，應(yīng)選 段來(lái)計(jì)算A和B碰撞后的共同速度。(2)已測(cè)得小車(chē) A的質(zhì)量m=0.40 kg，小車(chē)B的質(zhì)量m2=0.20 kg ,由以上測(cè)量結(jié)果可 得：碰撞前兩車(chē)質(zhì)量與速度乘積之和為 kg , m/s;碰撞后兩車(chē)質(zhì)量與速度乘積之和為 kg , m/s。(3)結(jié)論。解析(1)從分析紙帶上打點(diǎn)的情況看，BC段既表示小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，又表示小車(chē)有較大的速度，而AB段相同時(shí)間內(nèi)間距不一樣，說(shuō)明剛開(kāi)始不穩(wěn)定， 因此BC段能較準(zhǔn)確描述小車(chē)A碰撞前的運(yùn)動(dòng)情況， 故應(yīng)用BC段計(jì)算A碰撞前的速度，從CD段打點(diǎn)情況看，小車(chē)的 運(yùn)動(dòng)情況還沒(méi)穩(wěn)定， 而在DE段小車(chē)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，故應(yīng)選DE段計(jì)

12、算小車(chē) A和B碰撞后的共同速 度。(2)小車(chē)A碰撞前速度BC 10.50X10t = 0.02 X 5m/s = 1.050 m/s小車(chē)A碰前的質(zhì)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(chē)A B共同速度V1DE 6.95X10T= 0.02X5m/s = 0.695 m/s兩車(chē)碰撞后的質(zhì)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(zhì)量與速度乘積之和等于碰后的質(zhì)量與速度乘積之和，即碰撞過(guò)程中的不變 量為質(zhì)量與速度乘積之和。

13、答案(1) BC DE (2)0.4200.417(3)見(jiàn)解析用能量的觀點(diǎn)判斷碰撞的類別例2 質(zhì)量為5 kg的A球以3 m/s的速度與質(zhì)量為10 kg靜止的B球發(fā)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(yùn)動(dòng)，試分析：(1)碰撞過(guò)程中損失了多少動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(guò)程中無(wú)動(dòng)能損失。(2)由于碰撞過(guò)程中無(wú)動(dòng)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(fā)生完全彈性碰撞后形變能完全恢復(fù)，碰撞系統(tǒng)的動(dòng)能守恒；物體間發(fā)生非 彈性碰撞后形變不能完全恢復(fù)，碰撞系統(tǒng)的動(dòng)能有損失；物體間發(fā)生完全非彈性碰撞后，形變完全不能恢復(fù)，碰撞系統(tǒng)的動(dòng)能損失最大。(2)質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)物體與質(zhì)量為 m的靜止物體發(fā)生彈性碰撞后，兩物體交換速度。(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)頁(yè)碼P3).在研究?jī)晌矬w的碰撞問(wèn)題時(shí)，除利用氣墊導(dǎo)軌外，還可以利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究，試分析下列關(guān)于用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的研究正確的是()A.相互作用的兩車(chē)上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡

15、皮泥，是為了改變兩車(chē)的質(zhì)量.相互作用的兩車(chē)上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了碰撞后粘在一起C.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再釋放拖動(dòng)紙帶的小車(chē)D.先釋放拖動(dòng)紙帶的小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源解析：選 BC車(chē)的質(zhì)量可以用天平測(cè)量，改變小車(chē)的質(zhì)量可以加祛碼，沒(méi)有必要一個(gè) 用釘子而另一個(gè)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(cè)量碰后的速度，選項(xiàng) B正確。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用原則是先接通電源，C項(xiàng)正確。.下面對(duì)于碰撞的理解，正確的是 ()A.運(yùn)動(dòng)的物體碰撞時(shí)，在極短時(shí)間內(nèi)它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生顯著變化B.在碰撞現(xiàn)象中，一般來(lái)說(shuō)物體所受的外力作用不能忽略C.如果碰撞過(guò)程中動(dòng)能不變，則這樣

16、的碰撞叫做非彈性碰撞D.根據(jù)碰撞過(guò)程中動(dòng)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(diǎn)是：相互作用時(shí)間短，作用力峰值大，因而其他外力可以忽略不計(jì)，在極短時(shí)間內(nèi)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生明顯變化，故A對(duì)B錯(cuò)。根據(jù)碰撞過(guò)程中動(dòng)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(dòng)能不變的碰撞稱為彈性碰撞，故C、D錯(cuò)。3.如圖1-1-3所示，P物體與一個(gè)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(kāi)，已知P與Q質(zhì)量相等，彈簧.圖 1-1-3質(zhì)量忽略不計(jì)，那么當(dāng)彈簧被壓縮至最短時(shí)，下列的結(jié)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(kāi)始運(yùn)動(dòng)Q的速度等于v解析：選B彈簧被壓縮到最短時(shí)，即為兩物體相對(duì)靜止時(shí)，此時(shí)兩物體具有相同的速 度，故B對(duì)。.在公路上甲、乙兩車(chē)相撞，發(fā)生了一起車(chē)禍，甲車(chē)司機(jī)的前胸受傷，乙車(chē)司機(jī)的后 背受傷，則這起車(chē)禍可能出現(xiàn)的情況是（）兩車(chē)同向運(yùn)動(dòng)，甲車(chē)在前，乙車(chē)在后，乙車(chē)撞上甲車(chē)兩車(chē)同向運(yùn)動(dòng)，乙車(chē)在前，甲車(chē)在后，甲車(chē)撞上乙車(chē)乙車(chē)司機(jī)在前倒車(chē)，甲車(chē)在乙車(chē)的后面向乙車(chē)運(yùn)動(dòng)，撞上了乙車(chē)兩車(chē)相向運(yùn)動(dòng)，來(lái)不及剎車(chē)，互相撞上了 TOC o 1-5 h z A.B.C.D.解析：選B甲司機(jī)胸前受傷，說(shuō)明車(chē)受到突然向后的力，車(chē)速突然減??；乙司機(jī)后背 受傷，說(shuō)明乙車(chē)加速度向前，受到向前的力，即甲車(chē)從后面碰上乙車(chē)

18、。.在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)中，哪些因素可導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差（）A.導(dǎo)軌安放不水平B.小車(chē)上擋光板傾斜C.兩小車(chē)質(zhì)量不相等D.兩小車(chē)碰后連在一起解析：選AB導(dǎo)軌不水平，小車(chē)速度將會(huì)受重力影響，A項(xiàng)對(duì)；擋光板傾斜會(huì)導(dǎo)致?lián)豕獍鍖挾炔坏扔趽豕怆A段小車(chē)通過(guò)的位移，導(dǎo)致速度計(jì)算出現(xiàn)誤差，B項(xiàng)對(duì)。.現(xiàn)有甲、乙兩滑塊，質(zhì)量分別為3m和m以相同的速率 v在光滑水平面上相向運(yùn)動(dòng)， 發(fā)生了碰撞。已知碰撞后甲滑塊靜止不動(dòng)，乙滑塊反向運(yùn)動(dòng)，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(wú)法確定解析：選A碰前總動(dòng)能：-12.122E=2 3dt v + 2mv=

19、2mv122碰后總動(dòng)能： E =2mv 2=2mV, Ek=Ekf ,所以A對(duì)。.質(zhì)量為1 kg的A球以3 m/s的速度與質(zhì)量為 2 kg靜止的B球發(fā)生碰撞，碰后兩球 以1 m/s的速度一起運(yùn)動(dòng)。則兩球的碰撞屬于 類型的碰撞，碰撞過(guò)程中損失了 動(dòng)能。解析：由于兩球碰后速度相同，沒(méi)有分離，因此兩球的碰撞屬于完全非彈性碰撞，在碰撞過(guò)程中損失的動(dòng)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(shí)驗(yàn)小車(chē)，甲車(chē)系一穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，當(dāng)甲車(chē)受到水

20、平向右的沖力時(shí)啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，甲車(chē)運(yùn)動(dòng)一段距離后，與靜止的乙車(chē)發(fā)生正碰并粘在一起運(yùn)動(dòng)，紙帶記錄下碰撞前甲車(chē)和碰撞后兩車(chē)運(yùn)動(dòng)情況，如圖1-1-4乙所示，電源頻率為 50 Hz,則碰撞前甲車(chē)速度大小為m/s ,碰撞后兩車(chē)的共同速度大小為 m/s。解析：碰撞前甲在 0.04 s內(nèi)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(nèi)運(yùn)動(dòng)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(dǎo)軌上兩個(gè)滑塊A、B相互作用后運(yùn)動(dòng)過(guò)程的頻閃照片，頻閃的頻率為10 Hz

21、。開(kāi)始時(shí)兩個(gè)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(gè)滑塊向相反方向運(yùn)動(dòng)，已知滑塊A B的質(zhì)量分別為200 g、300 g,根據(jù)照片記錄的信息， A B離開(kāi)彈簧后，A滑塊做 運(yùn)動(dòng)，其速度大小為 m/s,本實(shí)驗(yàn)中得出的結(jié)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(xì)繩前：va= 0, vb= 0,所以有rava+ rbvb= 0,燒斷細(xì)繩后：va =0.09 m/s,Vb =0.06 m/s ,規(guī)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(jì)算可知:mvA+mvB = nwA + rbvb。答案：勻速 0.09細(xì)繩燒斷前后滑塊A B的質(zhì)量與速度乘積之和為不變量10.如圖1-1-6中,設(shè)擋光板寬度為 3 cm,左側(cè)滑塊碰后通