3　粒子的波动性优质课一等奖

年级

课题

教学

三维

目标

教学

重点

教学难点

教学方法

高二

科目

物理

课时

2课时

时间

2019.6.10

碰撞

一、知识目标

中心发言人

袁玉亮

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学科网学科网2．了解微粒的散射二、技能目标

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。三、情感态度目标

感受不同碰撞的区别，培养学生勇于探索的精神。

学科网用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题，推导并熟记与掌握弹性碰撞公式。对各种碰撞问题的理解，尤其弹性碰撞和完全非弹性碰撞规律。

教师启发、引导，学生讨论、交流。

学科网教学用具

投影片，多媒体辅助教学设备

学科网考点分析

在高考中多以大题的形式出现。

教学过程学科网（一）复习已学内容，引入新课。课件：投影片演示：

（1）

台球由于两球碰撞而改变运动状态：不同号的台球运动状态不同。

（2）

微观粒子由于相互碰撞而改变运动状态，甚至使得一种粒子转化为其它粒子。

师：碰撞是日常生活，生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化。例：两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接。

两个物体的质量比例不同时，他们的速度变化也不一样。

碰撞过程是物体之间相互作用时间非常短暂的一种特殊过程，因而碰撞具有如下特点：1．碰撞过程中动量守恒．学科网学科网提问：守恒的原因是什么？（因相互作用时间短暂，因此一般满足F内>>F外的条件）学科网2．碰撞过程中，物体没有宏观的位移，但每个物体的速度可在短暂的时间内发生改变．3．碰撞过程中，系统的总动能只能不变或减少，不可能增加．学科网学科网提问：碰撞中，总动能减少最多的情况是什么？（在发生完全非弹性碰撞时总动能减少最多）熟练掌握碰撞的特点，并解决实际的物理问题，是学习动量守恒定律的基本要求．

（二）进行新课学科网学科网1．弹性碰撞

在弹性力作用下，碰撞过程只产生机械能的转移，系统内无机械能的损失的碰撞，称为弹性碰撞。

举例：通常情况下的钢球、玻璃球等坚硬物体之间的碰撞及分子、原子等之间的碰撞皆可视为弹性碰撞。

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。我们的任务是得出用m1、m2、v1、v2表'达v1'和v2的公式。

'是以地面为参考系的，将A和B看作系统。

v1、v2、v1'、v2''由碰撞过程中系统动量守恒，有m1v1m2v2m1v1

①

m2v2有弹性碰撞中没有机械能损失，有

211112'2m1v12m2v2m1v1'm2v2

②

2222

[结论1]对于一维弹性碰撞，若以其中某物体为参考系，则另一物体碰撞前后速度大小不变，方向相反（即以原速率弹回）。

联立①②两式，解得

v1'2m2v2m1m2v1

④

m1m22m1v1m2m1v2

⑤

m1m2'v2下面我们对几种情况下这两个式子的结果做些分析。

●若m1m2，即两个物体质量相等

'v1'v2

，

v2v1

，表示碰后A的速度变为v2，B的速度变为v1

。

故有

[结论2] 对于一维弹性碰撞，若两个物体质量相等，则碰撞后两个物体互换速度（即碰后A的速度等于碰前B的速度，碰后B的速度等于碰前A的速度）。

●若m1m2，即A的质量远大于B的质量

这时m1m2m1，m1m2m1，有

v1v1

，

v22v1v2

表示质量很大的物体A（相对于B而言）碰撞前后速度保持不变。

⑥

●若m1m2，即A的质量远小于B的质量

这时m2m1m2，m1m2m2，'有

v2v2

，

v1'2v2v1

''m20。根据④、⑤两式，

m1m2m10。根据④、⑤两式，

m1m2表示质量很大的物体B（相对于A而言）碰撞前后速度保持不变。

⑦

综合⑥⑦，可知：

[结论3] 对于一维弹性碰撞，若其中某物体的质量远大于另一物体的质量，则质量大的物体碰撞前后速度保持不变。

至于质量小的物体碰后速度如何，可结合[结论1]和[结论3]得出。

以m1m2为例，由[结论3]可知v1v1，由[结论1]可知v21v21，即v2v1v2v1，将v1v1'''''代入，可得v22v1v2，与上述所得一致。

'

以上结论就是关于一维弹性碰撞的三个普适性结论。

注意：弹性碰撞后的物体不发生永久性的形变，不裂成碎片，不粘在一起，不发生热传递及其他变化。

【例1】

质量m1=10g的小球在光得的水平面上以v1=30cm／s的速度向右运动，恰遇上质量m2=50 g的小球以v2=10cm／s的速度向左运动。碰撞后，小球m2恰好静止。那么碰撞后小球m1的速度多大?方向如何? [解析]

设v1的方向为正方向(向右)，则各球的速度为v1=30cm／s，v2= —10cm／s，v2/=0，

据m1v1+m2v2＝m1v1 /+m2v2 /

解得v1 /= —20cm／s，负号表示碰撞后m1的运动方向

与v1的方向相反，即向左。

[答案]

20cm／s

方向向左

[点评]

本题中的速度方向虽在同一直线上，但有的向右，有的向左，运用动量守恒定律求解时，一定要规定正方向。

2．非弹性碰撞

(1)非弹性碰撞：受非弹性力作用，使部分机械能转化为内能的碰撞称为非弹性碰撞。

(2)完全非弹性碰撞：是非弹性磁撞的特例，这种碰撞的特点是碰后粘在—起(或碰后具有共同的速度)，其动能损失最大。（试试如何推导？）

注意：碰撞后发生永久性形变、粘在一起、摩擦生热等的碰撞往往为非弹性碰撞。

【例4】展示投影片，其内容如下：

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/s B．△pA=3kgm/s；△pB =3kgm/s C．△pA=-10kgm/s；△pB =10kgm/s D．△pA=3kgm/s；△pB =-3kgm/s 组织学生认真审题．

（1）提问：解决此类问题的依据是什么？

在学生回答的基础上总结归纳为：

①系统动量守恒；②系统的总动能不能增加；③系统总能量的减少量不能大于发生完全非弹性碰撞时的能量减少量；④碰撞中每个物体动量的增量方向一定与受力方向相同；⑤如碰撞后向同方向运动，则后面物体的速度不能大于前面物体的速度．

（2）提问：题目仅给出两球的动量，如何比较碰撞过程中的能量变化？

p2帮助学生回忆Ek的关系。

2m（3）提问：题目没有直接给出两球的质量关系，如何找到质量关系？

要求学生认真读题，挖掘隐含的质量关系，即A追上B并相碰撞，

所以，vAvB，即

m557，A

mAmBmB7（4）最后得到正确答案为A．

二、对心碰撞和非对心碰撞

1．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在同—条直线上，碰撞之后两球的速度仍沿着这条直线，这种碰撞称为对心碰撞，也叫正碰。

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，它们的动量也都沿这条直线，在这个方向上动量守恒。

2．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同—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，也叫斜碰。斜碰也遵循动量守恒定律，但情况较复杂，中学阶段不作要求。

注意：发生非对心碰撞的两个小球，可以将小球速度沿球心连线和垂直球心连线两个方向分解，在这两个方向上应用动量守恒定律列式求解。

三、散射

1、散射：在粒产物理和核物理中，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并不发生直接接触，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，所以多数粒子在磁撞后飞向四面八方。

微观粒子之间的碰撞通常被视为完全弹性碰撞，遵从动量守恒及前后动能相等．英国物理学家查德威克利用弹性碰撞理论成功地发现了中子．

（三）课堂小结

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

（四）作业

“问题与练习”1，3题

板书设计

一.

碰撞及概念要件：

二.

碰撞分类：

1.弹性碰撞：碰撞过程机械能守恒。

''

动量守恒：

m1v1m2v2m1v1

m2v2

动能守恒：

211112'2m1v12m2v2m1v1'm2v2

22222.非弹性碰撞：碰撞过程机械能不守恒。

''动量守恒：

m1v1m2v2m1v1

m2v2动能不守恒：

EK初>EK末

3.完全非弹性碰撞：碰撞过程机械能不守恒且损失最多。

动量守恒：

m1v1m2v2m1m2v

'三．散射：