新課標粵教版3-5選修三11物體的碰撞1(參考版)
2024-11-23 17:03本頁面
【正文】 ★補充例題 1．展示投影片，其內(nèi)容如下： 如圖所示，在光滑水平地面上，質(zhì)量為 M的滑塊上用輕桿及輕繩懸吊質(zhì)量為 m的小球，此裝置一起以速度 v0向右滑動．另一質(zhì)量也為 M的滑塊靜止于上述裝置的右側(cè)．當兩滑塊相撞后，便粘在一起向右運動，則小球此時的運動速度是多少？ 組織學生認真讀題，并給三分鐘思考時間． （ 1） 提問學生解答方案，可能出現(xiàn)的錯誤有：在碰撞過程中水平動量守恒，設(shè)碰后共同速度為 v，則有 （ M+m） v0+0＝ （ 2M+m） v． 解得，小球速度 02 vmM mMv ??? （ 2） 教師明確表示此種解法是錯誤的，提醒學生注意碰撞的特點：即宏觀沒有位移，速度發(fā)生變化，然后要求學生們尋找錯誤的原因． （ 3） 總結(jié)歸納學生的解答，明確以下的研究方法： ①碰撞之前滑塊與小球做勻速直線運動，懸線處于豎直方向． ②兩個滑塊碰撞時間極其短暫，碰撞前、后瞬間相比，滑塊及小球的宏觀位置都沒有發(fā)生改變，因此懸線仍 保持豎直方向． ③碰撞前后懸線都保持豎直方向，因此碰撞過程中，懸線不可能給小球以水平方向的作用力，因此小球的水平速度不變． ④結(jié)論是：小球未參與滑塊之間的完全非彈性碰撞，小球的速度保持為 v0． （ 4） 小結(jié)：由于碰撞中宏觀無位移，所以在有些問題中，不是所有物體都參與了碰撞過程，在遇到具體問題時一定要注意分析與區(qū)別． 2．展示投影片，其內(nèi)容如下： 如圖所示，質(zhì)量為 m的小球被長為 L 的輕繩拴住，輕繩的一端固定在 O點，將小球拉到繩子拉直并與水平面成 θ 角的位置上，將小球由靜止釋放，則小球經(jīng)過最低點時的即時速 度是多大？ 組織學生認真讀題， 并給三分鐘思考時間． （ 1） 提問學生解答方法，可能出現(xiàn)的錯誤有：認為輕繩的拉力不做功，因此過程中機械能守恒，以最低點為重力勢能的零點，有 221)s in1( mvm gL ?? ? 得 )sin1(2 ??? gLv （ 2） 引導學生分析物理過程． 第一階段，小球做自由落體運動，直到輕繩位于水平面以下，與水平面成θ角的位置處為止．在這一階段，小球只受重力作用，機械能守恒成立． 下一階段，輕繩繃直，拉住小球做豎直面上的圓周運動，直到小球來到最低點，在此過程中，輕繩拉力不 做功，機械能守恒成立． 提問：在第一階段終止的時刻，小球的瞬時速度是什么方向？在下一階段初始的時刻，小球的瞬時速度是什么方向？ 在學生找到這兩個速度方向的不同后，要求學生解釋其原因，總結(jié)歸納學生的解釋，明確以下觀點： 在第一階段終止時刻，小球的速度豎直向下，既有沿下一步圓周運動軌道切線方向 （ 即與輕繩相垂直的方向 ） 的分量，又有沿軌道半徑方向 （ 即沿輕繩方向 ） 的分量．在輕繩繃直的一瞬間，輕繩給小球一個很大的沖量，使小球沿繩方向的動量減小到零，此過程很類似于懸掛輕繩的物體 （ 例如天花板 ） 與小球在沿繩的方向上發(fā)生了完全 非彈性碰撞，由于天花板的質(zhì)量無限大 （ 相對小球 ） ，因此碰后共同速度趨向于零．在這個過程中，小球沿繩方向分速度所對應(yīng)的一份動能全部損失了．因此，整個運動過程按機械能守恒來處理就是錯誤的．
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