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选修3-5《1.碰撞》精品教案优质课下载
这两个方程同学们都会列,但这个二元二次方程我在教学过程中发现学生们不会解,可以借用数学的巧妙方法(移项把二次变一次)解出来,解方程的过程重要,记住结论更重要。(出图结论)
结论:
这个碰撞过程很短暂,短暂是碰撞的特点,但对学生来说是个难点,我在上课的过程中把这个短暂的过程拉长,微小的形变放大,实际是球1碰球2,球先形变后恢复,也就是球先扁后圆,可是学生依然难以理解,所以我就把它等效成带弹簧的碰撞。(出图)
物体1碰另一个带着弹簧的物体2,从力学上分析,1受到向左的弹力减速,2受到向右的弹力从零开始加速,只要1的速度大于2的速度弹簧就会被一直压缩,直到两物体速度相等,弹簧压缩到最短,弹性势能最大,系统动能损失最多,从开始到这个位置是一个完全非弹性碰撞。之后,2继续加速,1继续减速,2球速度大于1球速度,两物体之间的距离增大,直到弹簧又恢复原长,两物体分离,此时2物速度达到最大,从开始到分离全过程,就是碰撞过程的结束,系统初末状态动能相等,弹性碰撞的规律和结论就可以运用到这个模型上来。
而全过程中所隐藏的这个共速的时刻,共速的位置,即动能损失最大的位置,也是学生经常忽视和出错的一个点,受这个模型启发,我把常见的板块快模型进行了如下分类。
“一动一静”系统初末状态动能相等的模型,
1、
这就刚才我们分析的放大的弹性碰撞的过程,物1以v0碰物2,弹簧压缩最短,到又恢复原长,遵从的规律为动量守恒,系统初末状态动能相等。
2 、
我们来看第二幅图,滑块穿在光滑细杆上,下边通过细绳系一小球,给小球水平向右的初速度,滑块受到绳子的拉力向右加速,小球减速,到小球上升到最高点,两物体共速,小球重力势能最大,系统损失动能最多,接着滑块继续向右加速,小球相对滑块回摆,当他回到竖直位置,相当于弹性碰撞结束,从开始到球又回到竖直位置整个过程中遵从的规律,水平方向动量守恒,系统初末状态动能相等。
3、
第三副图,球以速度v0冲上1/4光滑圆弧曲面,曲面受到球的弹力向右加速,到小球上升到最高点,两物共速,小球重力势能最大,系统损失的动能最多,之后小球相对曲面下滑,直到和曲面分离全过程中,遵从的规律仍然是水平方向动量守恒,系统初末状态动能相等。
4、
第四幅图其实就是第三幅图的延伸版,球冲上曲面到达曲面最高点后冲出曲面,球上升到最高位置,两物共速,小球重力势能最大,系统损失动能最后,之后,球又相对曲面滑下,直到和曲面分离,这个全过程所遵从的规律仍然是水平方向动量守恒,系统初末状态动能相等。
这些题从开始到最后遵从的规律就是动量守恒,初末状态动能相等,从这个过程中抽出速度相等的时刻或速度相等的位置(出另4个图),从开始到这个位置仍然遵从的规律是动量守恒和机械能守恒,但是 动能损失是最多的,
“一动一静”动能有损失模型
地面光滑,AB间有摩擦,能共速
我们就可以把之前从弹性碰撞分离出来的共速规律引用到这来,动量守恒,能量守恒,损失的动能转化成了摩擦内能。
问:看哪些问题和这个模型相似,学生们整理出来此模型还可以解决的问题有,子弹打木块未穿出,原子核仍人工转变成复核,两物之间连着绳子突然绷紧共速等。
变形:给定动摩擦因数μ,问还可以求出哪些物理量?
学生们分析后可以得出这些结论。可以用摩擦生热公式求相对位移,可以用动量定理求运动时间,可以用动能定理求m1,m2对地位移,可以用牛顿第二定律求加速度等,当然不止一种方法,在这我就不一一叙述了。
地面光滑,AB间有摩擦,能分离
这个模型还可以解决的问题子弹穿出木块,这里边的Q都是指的摩擦内能fd。
三“两动”模型:(双速问题)
追着碰