弹性碰撞和非弹性碰撞1课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/9/25,#,5,弹性碰撞和非弹性碰撞,自主阅读,自我检测,一、碰撞的分类,1,.,从能量角度分类,(1),弹性碰撞,:,系统在碰撞前后动能,。,(2),非弹性碰撞,:,系统在碰撞后动能,。,(3),完全非弹性碰撞,:,碰撞后合为一体或碰后具有共同速度,这种碰撞动能损失最大。,2,.,从碰撞前后物体运动的方向是否在同一条直线上分类,(1),正碰,(,对心碰撞或一维碰撞,):,两个球发生碰撞,如果碰撞之前球的速度方向与,的连线在同一条直线上,碰撞之后两个球的速度方向仍会沿着,。,(2),斜碰,(,非对心碰撞,):,两个球发生碰撞,如果碰撞之前球的运动速度方向与两球心的连线不在同一条直线上,碰撞之后两球的速度方向都会偏离原来两球心的连线。,不变,减少,两球心,这条直线,自主阅读,自我检测,二、弹性碰撞的实例分析,1,.,两质量分别为,m,1,、,m,2,的小球发生弹性正碰,v,1,0,v,2,=,0,则碰撞过程遵从动量守恒定律,有,m,1,v,1,=,。,弹性碰撞中没有动能损失,有,=,碰后两球速度分别为,v,1,=,v,2,=,。,2,.,若,m,1,=m,2,的两球发生弹性正碰,v,1,0,v,2,=,0,则,v,1,=,v,2,=,即两者碰后交换速度。,3,.,若,m,1,m,2,v,1,0,v,2,=,0,则二者弹性正碰后,v,1,=,v,2,=,0,。表明,m,1,被反向以,弹回,而,m,2,仍静止。,4,.,若,m,1,m,2,v,1,0,v,2,=,0,则二者弹性正碰后,v,1,=,v,2,=,。表明,m,1,的速度不变,m,2,以,2,v,1,的速度被撞出去。,m,1,v,1,+,m,2,v,2,0,v,1,-,v,1,原,速率,v,1,2,v,1,自主阅读,自我检测,1,.,正误判断,(1),发生碰撞的两个物体的运动方向一定都发生变化。,(,),(2),台球桌上的两个台球碰撞时可以近似看成是正碰。,(,),(,3),两小球在光滑水平面上碰撞后粘在一起,因而不满足动量守恒定律。,(,),解析,:,正碰又叫对心碰撞,碰撞前后,两个物体的速度都沿同一条直线,它们的动量也都在这条直线上,在这个方向上动量守恒。两个台球的碰撞一般不是在同一条直线上,因此不一定是对心碰撞。,解析,:,碰后粘在一起,也满足动量守恒定律,。,自主阅读,自我检测,(,4),速度不同的两小球碰撞后粘在一起,碰撞过程中没有能量损失。,(,),(5),在系统所受合外力为零的条件下,正碰满足动量守恒定律,斜碰不满足动量守恒定律。,(,),解析,:,碰后粘在一起,机械能损失最大,有内能产生,。,解析,:,斜碰也满足动量守恒定律,。,自主阅读,自我检测,2,.,探究讨论。,(1),碰撞过程中动量守恒的原因是什么,?,(2),碰撞中,总动能减少最多的情况是什么,?,答案,:,因相互作用时间短暂,因此一般满足,F,内,F,外,的条件。,答案,:,在发生完全非弹性碰撞时总动能减少最多。这种碰撞的特点是碰后粘在一起或具有共同速度。,问题一,问题二,当堂检测,对碰撞问题的认识和理解,情境探究,右图为一种游戏器具,超级碰撞球。多颗篮球般大小的钢球用钢缆悬挂在屋顶。拉开最右边钢球到某一高度,然后释放,碰撞后,仅最左边的球被弹起,摆至最大高度后落下来再次碰撞,致使最右边钢球又被弹起。硕大钢球交替弹开,周而复始,情景蔚为壮观。上述现象如何解释,?,要点提示,:,质量相等的两物体发生弹性正碰,碰撞中的动量、动能都守恒,碰后二者交换速度。,问题一,问题二,当堂检测,知识归纳,1,.,对碰撞的广义理解,物理学里所研究的碰撞,包括的范围很广,只要通过短时间作用,物体的动量发生了明显的变化,都可视为碰撞。例如,:,两个小球的撞击,子弹射入木块,系在绳子两端的物体将松弛的绳子突然拉直,铁锤打击钉子,列车车厢的挂接,中子轰击原子核等均可视为碰撞问题。需注意的是必须将发生碰撞的双方,(,如两小球、子弹和木块、铁锤和钉子、中子和原子核等,),包括在同一个系统中,才能对该系统应用动量守恒定律。,问题一,问题二,当堂检测,2,.,碰撞过程的五个特点,(1),时间特点,:,在碰撞现象中,相互作用的时间很短。,(2),相互作用力的特点,:,在相互作用过程中,相互作用力先是急剧增大,然后急剧减小,平均作用力很大。,(3),动量的特点,:,系统的内力远远大于外力,所以系统即使所受合外力不为零,外力也可以忽略,系统的总动量守恒。,(4),位移特点,:,碰撞过程时间极短,在物体发生碰撞瞬间,可忽略物体的位移,认为物体在碰撞前后仍在原位置。,(5),能量特点,:,碰撞前总动能,E,k,与碰撞后总动能,E,k,满足,E,k,E,k,。,问题一,问题二,当堂检测,3,.,碰撞的规律,(1),碰撞的种类及遵从的规律,问题一,问题二,当堂检测,(2),特殊的弹性碰撞,运动物体碰静止物体,问题一,问题二,当堂检测,典例剖析,例题,1,质量相等的,A,、,B,两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,A,球的动量是,7 kgm/s,B,球的动量是,5 kgm/s,当,A,球追上,B,球发生碰撞,则碰撞后,A,、,B,两球的动量可能值是,(,),A.,p,A,=,6 kgm/s,p,B,=,6,kgm/s B.,p,A,=,3 kgm/s,p,B,=,9 kgm/s,C.,p,A,=-,2 kgm/s,p,B,=,14,kgm/s D.,p,A,=-,4 kgm/s,p,B,=,17 kgm/s,答案,:,A,解析,:,A,、,B,球碰撞遵从动量守恒,有,p,A,+p,B,=p,A,+p,B,选项,D,中数据不满足该方程,因而选项,D,错误,;A,、,B,球碰撞遵从能量守恒,碰前的总动能应不小于碰后总动能,即,选项,A,、,B,、,C,中数据只有,A,选项符合上式,选项,A,正确。,问题一,问题二,当堂检测,规律方法,1,.,碰撞现象同时遵守的三条原则,(1),动量守恒,:,即,p,1,+p,2,=p,1,+p,2,(,3),碰前、碰后的速度要符合实际的运动情景,:,如果碰撞前两物体同向运动,则后面物体的速度必大于前面物体的速度,否则无法实现碰撞。,碰撞后,原来在前的物体的速度一定增大,且原来在前的物体速度大于或等于原来在后的物体的速度,否则碰撞没有结束。,如果碰撞前两物体是相向运动,则碰后两物体的运动方向不可能都不改变,(,至少有一个物体的速度方向改变,),除非两物体碰撞后速度均为零。,问题一,问题二,当堂检测,2,.,追碰现象合理性分析判断,流程,问题一,问题二,当堂检测,变式训练,1,如图所示,两个小球,A,、,B,在光滑水平地面上相向运动,它们的质量分别为,m,A,=,4 kg,m,B,=,2 kg,速度分别是,v,A,=,3 m/s(,设为正方向,),v,B,=-,3 m/s,。则它们发生正碰后,速度的可能值分别为,(,),A.,v,A,=,1 m/s,v,B,=,1 m/s,B.,v,A,=,4 m/s,v,B,=-,5 m/s,C.,v,A,=,2 m/s,v,B,=-,1 m/s,D.,v,A,=-,1 m/s,v,B,=-,5 m/s,答案,:,A,解析,:,两球相碰过程遵从动量守恒,有,m,A,v,A,+m,B,v,B,=m,A,v,A,+m,B,v,B,选项,D,中数据不满足该方程,选项,D,错误,;,选项,B,、,C,表明,两球碰后速度方向相反,仍处于碰撞过程,因而错误。,问题一,问题二,当堂检测,例题,2,如图,光滑水平直轨道上两滑块,A,、,B,用橡皮筋连接,A,的质量为,m,。开始时橡皮筋松弛,B,静止,给,A,向左的初速度,v,0,。一段时间后,B,与,A,同向运动发生碰撞并粘在一起。碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间,A,的速度的两倍,也是碰撞前瞬间,B,的速度的一半。求,:,(,1),B,的质量,;,(2),碰撞过程中,A,、,B,系统机械能的损失。,问题一,问题二,当堂检测,问题一,问题二,当堂检测,规律方法,处理碰撞问题的几个关键点,(1),选取动量守恒的系统,:,若有三个或更多个物体参与碰撞时,要合理选取所研究的系统。,(2),弄清碰撞的类型,:,弹性碰撞、完全非弹性碰撞还是其他非弹性碰撞。,(3),弄清碰撞过程中存在的关系,:,能量转化关系、几何关系、速度关系等。,问题一,问题二,当堂检测,变式训练,2,如图所示,在光滑水平面上放置,A,、,B,两物体,质量均为,m,其中,B,物体带有不计质量的弹簧静止在水平面内。,A,物体以速度,v,0,向右运动,并压缩弹簧。求,:,解析,:,(1),弹簧压缩量达最大时,A,、,B,两物体的速度相等,设为,v,由动量守恒得,mv,0,=,2,mv,(1),弹簧压缩量达到最大时,A,、,B,两物体的速度,v,A,和,v,B,的大小,;,(2),弹簧弹性势能的最大值,E,p,。,问题一,问题二,当堂检测,爆炸和碰撞问题的比较,情境探究,汽车在公路上行驶时,驾驶员一定要系上安全带,你知道安全带有什么用途吗,?,要点提示,:,汽车安全带在碰撞时对驾驶员进行约束,避免碰撞时驾驶员与方向盘及仪表盘等发生二次碰撞,或避免碰撞时驾驶员冲出车外。,问题一,问题二,当堂检测,知识归纳,爆炸与碰撞的比较,问题一,问题二,当堂检测,(,1),在碰撞过程中,系统的动量守恒,但机械能不一定守恒。,(2),在爆炸过程中,系统的动量守恒,机械能一定不守恒。,(3),宏观物体碰撞时一般相互接触,微观粒子的碰撞不一定接触,但只要符合碰撞的特点,就可认为是发生了碰撞。,问题一,问题二,当堂检测,典例剖析,例题,3,一辆质量,m,1,=,3,.,0,10,3,kg,的小货车因故障停在车道上,后面一辆质量,m,2,=,1,.,5,10,3,kg,的轿车来不及刹车,直接撞入货车尾部失去动力。相撞后两车一起沿轿车运动方向滑行了,x=,6,.,75 m,停下。已知车轮与路面的动摩擦因数,=,0,.,6,求碰撞前轿车的速度大小。,(,重力加速度,g,取,10 m/s,2,),解析,:,由牛顿运动定律知,碰后两车的,加速度,答案,:,27,m/s,问题一,问题二,当堂检测,变式训练,3,(,多选,),向空中发射一物体,不计空气阻力,当物体的速度恰好沿水平方向时,物体炸裂为,a,、,b,两块。若质量较大的,a,块的速度方向仍沿原来的方向,则,(,),A.,b,的速度方向一定与原速度方向相反,B.,从炸裂到落地这段时间里,a,飞行的水平距离一定比,b,的大,C.,a,、,b,一定同时到达地面,D.,炸裂的过程中,a,、,b,中受到的爆炸力的冲量大小一定相等,答案,:,CD,问题一,问题二,当堂检测,解析,:,物体炸裂过程发生在物体沿水平方向运动时,由于物体沿水平方向不受外力,所以沿水平方向动量守恒,根据动量守恒定律有,(,m,A,+m,B,),v=m,A,v,A,+m,B,v,B,得,当,v,A,与原来速度,v,同向时,v,B,可能与,v,A,反向,;,另外一种情况是,v,A,的大小没有确定,题目只讲,a,的质量较大,但若,v,A,很小,则,m,A,v,A,可能小于原动量,(,m,A,+m,B,),v,这时,v,B,的方向会与,v,A,方向一致,即与原来方向相同,所以选项,A,错误。,a,、,b,两块在水平飞行的同时,竖直方向做自由落体运动,即做平抛运动,落地时间由高度决定,所以选项,C,是正确的。,由于水平飞行距离,x=v,t,a,、,b,两块炸裂后的速度,v,A,、,v,B,大小不一定相等,而落地时间,t,又相等,所以水平飞行距离无法比较大小,所以选项,B,错误。,根据牛顿第三定律,a,、,b,所受爆炸力,F,A,=-F,B,力的作用时间相等,所以冲量,I=F,t,的大小一定相等,所以选项,D,是正确的。,第一章,5,弹性碰撞和非弹性碰撞,2020-2021【,新教材,】,人教版（,2019,