人教版（2019） 高中物理选择性必修第一册 1.5弹性碰撞和非弹性碰撞课件（共41页PPT）

一、生活中的各种碰撞现象一、生活中的各种碰撞现象 打桌球儿童乐园碰碰车儿童乐园碰碰车Page 6一、碰撞的特点一、碰撞的特点1、相互作用时间极短。、相互作用时间极短。2、相互作用力极大，即内力远大于、相互作用力极大，即内力远大于外力，所以外力，所以遵循动量守恒定律遵循动量守恒定律。3、可以认为物体在碰撞前后仍在同、可以认为物体在碰撞前后仍在同一位置。一位置。Page 7【案例1】 碰撞过程相互作用力很大，内力远大于外力，所以遵从动碰撞过程相互作用力很大，内力远大于外力，所以遵从动量守恒定律。那么，碰撞过程也一定遵从机械能守恒定律吗量守恒定律。那么，碰撞过程也一定遵从机械能守恒定律吗？例如，两个物体相碰，碰撞之前它们的动能之和与碰撞之？例如，两个物体相碰，碰撞之前它们的动能之和与碰撞之后的动能之和相等吗？后的动能之和相等吗？思考与讨论思考与讨论碰撞过程中机械能守恒如图所示，如图所示，A、B是两个悬挂起来的钢球，质量相是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使等。使B球静止，拉起球静止，拉起A球，放开后球，放开后A与与B碰撞，碰撞，观察碰撞情况。观察碰撞情况。Page 8由动量守恒定律由动量守恒定律： 碰撞前系统总动能碰撞前系统总动能： 碰撞后系统总动能：碰撞后系统总动能： 碰撞过程中有机械能损失【案例2】 ：vv0m2mm mvmv20020vv 0kkEE 20021mvEk2020241)2(221221mvvmmvEkPage 9二、碰撞的分类（）按能量的转化关系：（）按能量的转化关系：弹性碰撞弹性碰撞非弹性碰撞非弹性碰撞完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞Page 10弹性碰撞弹性碰撞1、概念：、概念： 碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。做弹性碰撞。例如钢球、玻璃球的碰撞。Page 11m1V1V2=0光滑光滑m21 11 122mvmvm v2221 11 122111222mvmvm v4、规律：、规律：Page 12 若若m1=m2 ，可得，可得v1=0 ，v2=v1 ， 相当于相当于 两球交换速度两球交换速度 若若 m1 m2 ， 则则v1= v1，v2=2v1 121122mvvmm121112()mmvvmm若m1m2 ， 则v10；且v2一定大于0若m1m2 ， 则v10；且v2一定大于0Page 13Page 14 非弹性碰撞非弹性碰撞1、概念：、概念： 如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫非弹性碰撞。碰撞叫非弹性碰撞。例如木制品的碰撞例如木制品的碰撞Page 154、规律：、规律：Page 16完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞1、概念：、概念： 碰撞后两物体连在一起运动的现象。碰撞后两物体连在一起运动的现象。例如橡皮泥球之间的碰撞。Page 17分类方式一分类方式一 碰撞过程中能量与形变量的演变碰撞过程中能量与形变量的演变碰撞过程的碰撞过程的“慢镜慢镜头头”v1v共弹性碰撞非弹性碰撞完全非弹性碰撞Page 18分类方式之二：从碰撞速度方向分类分类方式之二：从碰撞速度方向分类 1 1、对心碰撞、对心碰撞正碰：正碰：2 2、非对心碰撞、非对心碰撞斜碰斜碰：碰前运动速度与两球心连线处于同一直线上碰前运动速度与两球心连线处于同一直线上 碰前运动速度与两球心连线不在同一直线上碰前运动速度与两球心连线不在同一直线上Page 19Page 20三、Page 21n 光滑水平面上的两个物体发生碰撞，下列情形可能成立的是 ( )n A碰撞后系统的总动能比碰撞前小，但系统的总动量守恒n B碰撞前后系统的总动量不守恒，但系统的总动能守恒n C碰撞后系统的总动能比碰撞前大，但系统的总动量守恒n D碰撞前后系统的总动量、总动能均守恒AD Page 22（北京理综）(1)如图甲所示，ABC为一固定在竖直平面内的光滑轨道，BC段水平，AB段与BC段平滑连接。质量为m1的小球从高为h处由静止开始沿轨道下滑，与静止在轨道BC段上质量为m2的小球发生碰撞，碰撞前后两球的运动方向处于同一水平线上，且在碰撞过程中无机械能损失，求碰撞后小球m2的速度大小v2。Page 23Page 24v v0 0m mM M Page 25三、Page 26 一、一、解决碰撞问题须同时遵守的三个原则解决碰撞问题须同时遵守的三个原则: （一）（一） 系统动量守恒原则系统动量守恒原则 （三）（三） 物理情景可行性原则物理情景可行性原则 例如：追赶碰撞：例如：追赶碰撞： 被追追赶V V碰撞前：碰撞前：碰撞后：碰撞后：在在前面前面运动的物体的速度运动的物体的速度一定不一定不小于小于在在后面后面运动的物体的速度运动的物体的速度（二）（二） 能量不增加的原则能量不增加的原则Page 276kgm/sp6kgm/spBAskgmpskgmpBA/9/3skgmpskgmpBA/14/2skgmpskgmpBA/17/4APage 28例例2 2在光滑的水平面上，有在光滑的水平面上，有A A、B B两球沿同一直两球沿同一直线向右运动（如图线向右运动（如图1 1）已知碰撞前两球的动量）已知碰撞前两球的动量分别为：分别为：p pA A12 kg12 kgm ms s，p pB B13 kg13 kgm ms s碰碰撞后它们的动量变化是撞后它们的动量变化是p pA A、p pB B 有可能的是：有可能的是：（A A）ppA A3kg3kgm ms s， ppB B3 kg3 kgm ms s（B B）ppA A4kg4kgm ms s， ppB B4 kg4 kgm ms s（C C）ppA A5 kg5 kgm ms s， ppB B5 kg5 kgm ms s（D D）ppA A24kg24kgm ms s， ppB B24 kg24 kgm ms s 图2ACPage 29（1）如图所示，物体）如图所示，物体A以速度以速度v0与固定与固定在在B上的弹簧相碰，当弹簧压缩到最短上的弹簧相碰，当弹簧压缩到最短时，时，A、B两物体的速度必定相等两物体的速度必定相等 (2)如图所示，物体如图所示，物体A以速度以速度v0向右运动向右运动,当弹簧由原长当弹簧由原长 伸长到最长时伸长到最长时,A、B两物两物体的速度必定相等。体的速度必定相等。 （3）如图所示，物体）如图所示，物体A以速度以速度v0滑到静滑到静止在光滑水平面上的小车止在光滑水平面上的小车B上，当上，当A在在B上滑行的距离最远时（设车足够长），上滑行的距离最远时（设车足够长），A、B相对静止时，相对静止时，A、B两物体的速度两物体的速度必定相等。必定相等。 二、碰撞中的临界问题二、碰撞中的临界问题 下列碰撞临界问题：求解的关键都是下列碰撞临界问题：求解的关键都是“速度相等速度相等”Page 30（4）如图所示，质量为）如图所示，质量为M的滑块静的滑块静止在光滑水平面上，滑块的光滑弧面止在光滑水平面上，滑块的光滑弧面底部与桌面相切，一个质量为底部与桌面相切，一个质量为m的小的小球以速度球以速度v0向滑块滚来，设小球不能向滑块滚来，设小球不能越过滑块，则小球到达滑块上的最高越过滑块，则小球到达滑块上的最高点时（即小球竖直方向上的速度为零点时（即小球竖直方向上的速度为零），两物体的速度肯定相等），两物体的速度肯定相等 Page 31n （2007天津）如图所示，物体B静止在光滑的水平面上，B的左边固定有轻质弹簧，与B质量相等的物体A以速度v，向B运动并与弹簧发生碰撞，A、B始终沿同一直线运动，则A、B组成的系统动能损失最大的时刻是（）n AB开始运动时n BB的速度等于v时n CA的速度等于零时n DA和B的速度相等时DPage 32练习练习2用轻弹簧相连的质量均为用轻弹簧相连的质量均为m=2的的A、B两物体都以两物体都以v=6m/s的速度在光滑的水平地面的速度在光滑的水平地面上运动，弹簧处于原长，质量上运动，弹簧处于原长，质量M = 4的物体的物体C静止在前方，如图所示。静止在前方，如图所示。B与与C碰撞后二者粘碰撞后二者粘在一起运动，在以后的运动中，求：在一起运动，在以后的运动中，求：（1）当弹簧的弹性势能最大时物体）当弹簧的弹性势能最大时物体A的速度。的速度。（2）弹性势能的最大值是多大？）弹性势能的最大值是多大？ ABCvPage 33n 解：1.A、B两物体碰撞前后动量守恒n v1=2m/sn A、B、C速度相同时，弹簧的弹性势能最大n (M+2m)v2=2mvn v2=3 m/sn （2）12Page 34三、综合运用动量和能量观点解决问题三、综合运用动量和能量观点解决问题 Page 35n （1）0.2mPage 36例例 如图所示，质量为如图所示，质量为m m的小车静止于光滑水平面上，的小车静止于光滑水平面上，车上有一光滑的弧形轨道，另一质量为车上有一光滑的弧形轨道，另一质量为m m的小球以的小球以水平初速沿轨道的右端的切线方向进入轨道，则当水平初速沿轨道的右端的切线方向进入轨道，则当小球再次从轨道的右端离开轨道后，将作小球再次从轨道的右端离开轨道后，将作（ ） A A向左的平抛运动；向左的平抛运动； B B向右的平抛运动；向右的平抛运动；C C自由落体运动；自由落体运动； D D无法确定无法确定. .mmVo C 四、其他的相互作用四、其他的相互作用 Page 37 球和小车球和小车组成组成的系统，由于水平方向无外力，的系统，由于水平方向无外力，因此，系统的水平动量守恒因此，系统的水平动量守恒mvmv0 0mvmv1 1mvmv2 2没有摩擦力作用，故系统的机械能守恒没有摩擦力作用，故系统的机械能守恒mvmv0 02 2/2/2 mvmv1 12 2/2/2mvmv2 22 2/2/2由此不难得：由此不难得：分开时分开时小球的速度小球的速度变变为为v v1 10 0小车的速度小车的速度变变为为v v2 2v v0 0因此，分开后小球应自由落体因此，分开后小球应自由落体mmVo分析与解分析与解 ：Page 38如图所示，在光滑水平面上放有一小坡形光如图所示，在光滑水平面上放有一小坡形光滑导轨滑导轨B，现有一质量与导轨相同的光滑小，现有一质量与导轨相同的光滑小球球A向右滑上导轨，并越过最高点向右滑下，向右滑上导轨，并越过最高点向右滑下，以后离开导轨以后离开导轨B，则，则 （ ）A导轨导轨B将会停在原来的位置将会停在原来的位置B导轨导轨B将会停在原来位置的右侧将会停在原来位置的右侧C导轨导轨B将会停在原来位置的左侧将会停在原来位置的左侧D导轨导轨B不会停止，最终将做匀速直线运动不会停止，最终将做匀速直线运动BPage 39如图示，质量为如图示，质量为2kg的小平板车的小平板车B静止在光滑的水静止在光滑的水平面上，板的一端静止有一个质量为平面上，板的一端静止有一个质量为2kg的物块的物块A。一颗质量为。一颗质量为10g的子弹以的子弹以600m/s的水平速度的水平速度射穿物体射穿物体A后，速度变为后，速度变为100m/s。如果物体和小。如果物体和小平板车之间的动摩擦因数为平板车之间的动摩擦因数为0.05，g10m/s2。则则物体物体A的最大速度是多少？的最大速度是多少？如果物体如果物体A始终不离开小平板车始终不离开小平板车B，则小平板，则小平板车车B的最大速度是多少？的最大速度是多少？为了使为了使A不致从小平板车上滑到地面上，则板不致从小平板车上滑到地面上，则板长度至少应为多大？长度至少应为多大？Page 40Page 41