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高二物理集体备课组共案选修3-5NO.16.4-5执笔：侯付永1班级：组别：姓名：组内评价：教师评价：§16．4-5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、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：①．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。②．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。③．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、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）①按碰撞前后系统的动能损失分类，碰撞可分为、和．②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ⅰ、ⅱ、．③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.ⅰ、碰撞过程中系统的动能损失．ⅱ、碰后两物体速度．3、形变与恢复①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．在系统形变量最大时，两物体速度．②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α粒子轰击金箔时，α粒子与金原子核碰撞(并不直接接触)后向各个方向飞出，即发高二物理集体备课组共案选修3-5NO.16.4-5执笔：侯付永2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。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：①：两物体发生完全非弹性碰撞。②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1图3高二物理集体备课组共案选修3-5NO.16.4-5执笔：侯付永3（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/sC、△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=200g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v=1000m/s，设火箭质量M=300kg，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1s末，火箭的速度多大？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Ｌ、质量为Ｍ的小船停在静水中，质量为ｍ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200kg，载有质量为50kg的人，静止在空中距地面20m高的地方，如图所示，气球下方悬根质量可忽略不计的绳子，此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面，为了安全到达地面，则这根绳长至少为多少米？(不计人的高度)【随堂测评】1、一质量为M的平板车以速度v在光滑水平面上滑行，质量为m的烂泥团从离车h高处自由下落，恰好落到车面上，则小车的速度大小是()A．仍是vB．大于vC．小于vD．无法判断2、如图所示，A、B两物体的质量比mA∶mB=3∶2，它们原来静止在平板车C上，A、B间有一根被压缩了的弹簧，A、B与平板车上表面间动摩擦因数相同，地面光滑.当弹簧突然释放后，则有（A.A、B系统动量守恒B.A、B、CC.D.小车向右运动3、质量相同的A、B两木块从同一高度自由下落，当A木块落至某一位置时被水平飞来的子弹很快的击中（设子弹未穿出），则A、B两木块在空中的运动时间ta、tb的关系是（）A.ta=tbB.tatbC.tatbD.无法比较4、质量为M的小车原来静止在光滑水平面上，小车A端固定一根轻弹簧，弹簧的另一端放置v0231图2图5图6图3V1V2高二物理集体备课组共案选修3-5NO.16.4-5执笔：侯付永4一质量为m的物体C，小车底部光滑，开始让弹簧处于压缩状态，当弹簧释放后，物体C被弹出向小车B端运动，最后与B端粘在一起，下列说法中正确的是()A．物体离开弹簧时，小车向左运动B．物体与B端粘在一起之前，小车的运动速率与物体C的运动速率之比为m/MC．物体与B端粘在一起后，小车静止下来D．物体与B端粘在一起后，小车向右运动5、如图所示，具有一定质量的小球A固定在轻杆一端，另一端挂在小车支架的O点。用手将小球拉至水平，此时小车静止于光滑水平面上，放手让小球摆下与B处固定的橡皮泥碰击后粘在一起，则在此过程中小车将()A．向右运动B．向左运动C．静止不动D．小球下摆时，车向左运动后又静止6、一只青蛙，蹲在置于水平地面上的长木板一端，并沿板的方向朝另一端跳，在下列情况下，青蛙一定不能跳过长木板的是（）A．木板的上表面光滑而底面粗糙B．木板的上表面粗糙而底面光滑C．木板的上下表面都粗糙D．木板的上下表面都光滑7、下列运动属于反冲运动的是（）A、乒乓球碰到墙壁后弹回B、发射炮弹后炮身后退C、喷气式飞机喷气飞行D、火箭的发射8、带有1／4光滑圆弧轨道质量为M的滑车静止置于光滑水平面上，如图所示，一质量也为M的小球以速度v0水平冲上滑车，到达某一高度后，小球又返回车的左端，则()A小球以后将向左做平抛运动B．小球以后将做自由落体运动C．此过程小球对小车做的功为Mv02/2D．小球在弧形槽上升的最大高度为vo2/2g；9、甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动，已知它们的动量分别是5kg·m/s和7kg·m/s，甲追上乙并发生碰撞，碰撞后乙球的动量变为10kg·m／s，则两球质量与的关系可能是（）A、m乙=m甲B、m乙=2m甲C、4m甲=m乙D、m乙=6m甲10、长为1m的细绳，能承受的最大拉力为46N，用此绳悬挂质量为0．99kg的物块处于静止状态，如图所示，一颗质量为10g的子弹，以水平速度vo射入物块内，并留在其中。若子弹射入物块内时细绳恰好不断裂，g取10m/s2，则子弹射入物块前速度v。最大为m/s。11、质量为m1=1000g的鸟在空中水平飞行，离地高h=20m，速度v1=6m/s,突然被一颗质量为m2=20g、沿水平方向以速度v2=300m/s同向飞行的子弹击中，假定子弹留在鸟体内，鸟立即死去，取g=10m/s2,问：（1）鸟被击中后，经多少时间落地；（2）鸟落地处离被击中处的水平距离是多少？12、在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速度vo向右运动。在小球A的前方O点有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图所示。小球A与小球B发生正碰后小球A、B均向右运动。小球B被在Q