《2018-2019學年高中物理 第十六章 動量守恒定律 16.4 碰撞課件 新人教版選修3-5.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019學年高中物理 第十六章 動量守恒定律 16.4 碰撞課件 新人教版選修3-5.ppt（77頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、4 碰 撞,,一、彈性碰撞和非彈性碰撞 1.常見的碰撞類型: (1)彈性碰撞:碰撞過程中機械能_____。 (2)非彈性碰撞:碰撞過程中機械能_______。,守恒,不守恒,,2.一維彈性碰撞分析:假設物體m1以速度v1與原來靜止 的物體m2碰撞,碰撞后它們的速度分別為v′1和v′2, 則碰后v′1=__________,v′2=__________。 (1)若m1=m2的兩球發(fā)生彈性正碰,v1≠0,v2=0,則v′1 =__,v′2=__,即兩者碰后交換速度。,0,v1,,(2)若m1?m2,v1≠0,v2=0,則二者彈性正碰后,v1′= ___,v2′=0。表明m1被反向以_______彈

2、回,而m2仍靜止。 (3)若m1?m2,v1≠0,v2=0,則二者彈性正碰后,v′1=__, v′2=___。表明m1的速度不變,m2以2v1的速度被撞出 去。,-v1,原速率,v1,2v1,,二、對心碰撞和非對心碰撞 1.兩類碰撞: (1)對心碰撞:碰撞前后,物體的動量_______________, 也叫正碰。 (2)非對心碰撞:碰撞前后,物體的動量_____________ _____。,在同一條直線上,不在同一條直,線上,,2.散射: (1)定義:微觀粒子相互接近時并不像宏觀物體那樣 _________而發(fā)生的碰撞。 (2)散射方向:由于粒子與物質微粒發(fā)生對心碰撞的概 率_____,所

3、以多數(shù)粒子碰撞后飛向四面八方。,“接觸”,很小,,【預習診斷】 1.請判斷下列說法的正誤。 (1)發(fā)生碰撞的兩個物體,動量是守恒的。( ) (2)發(fā)生碰撞的兩個物體,機械能是守恒的。( ) (3)碰撞后,兩個物體粘在一起,動量是守恒的,但機械能損失是最大的。( ),,(4)發(fā)生對心碰撞的系統(tǒng)動量守恒,發(fā)生非對心碰撞的系統(tǒng)動量不守恒。( ) (5)在空中爆炸的子彈由于受到重力作用,動量不守恒。( ),,提示:(1)√。不管什么碰撞,內力遠大于外力,可以認為動量守恒。 (2)。只有發(fā)生彈性碰撞的兩個物體,機械能守恒。 (3)√。碰撞后,兩個物體粘在一起,屬于完全非彈性碰撞,動量守恒,機械能損失最大

4、。,,(4)。物體碰撞時互相作用時間短,互相作用力很大,內力遠大于外力,不管物體間是對心碰撞還是非對心碰撞,動量都守恒。 (5)。爆炸過程中雖然受到重力作用,但是系統(tǒng)內力遠大于外力,系統(tǒng)動量守恒。,,2.彈性碰撞是指( ) A.正碰 B.對心碰撞 C.機械能守恒的碰撞 D.機械能不守恒的碰撞,,【解析】選C。彈性碰撞是指碰撞前后的系統(tǒng)的機械能守恒的碰撞;只要機械能不守恒,不管是正碰還是對心碰撞,都不是彈性碰撞。故選C。,,3.如圖所示,光滑水平面上并排靜止著小球2、3、4,小球1以速度v0射來,已知四個小球完全相同,小球間發(fā)生彈性碰撞,則碰后各小球的速度的說法中正確的是( ),,A.各小

5、球的速度均為v0 B.各小球的速度均為 v0 C.小球1靜止,小球2、3、4的速度為 v0 D.小球1、2、3靜止,小球4的速度為v0,,【解析】選D。小球1和小球2碰撞后交換速度,小球2與3碰撞后交換速度,小球3與小球4碰撞后交換速度,最終小球1、2、3靜止,小球4以速度v0運動。選D。,知識點一 碰撞的特點和分類 探究導入: 兩小球發(fā)生對心碰撞,碰撞過程中兩球動量是否守恒?動能呢? 提示:兩球對心碰撞,動量是守恒的,只有發(fā)生彈性碰撞,動能才守恒。,,【歸納總結】 1.碰撞過程的特點: (1)時間特點:碰撞現(xiàn)象中,相互作用的時間極短,相對物體的全過程可忽略不計。 (2)受力特點:在碰撞過程中

6、,系統(tǒng)的內力遠大于外力,外力可以忽略,系統(tǒng)的總動量守恒。,,(3)位移特點:在碰撞過程中,由于在極短的時間內物體的速度發(fā)生突變,物體發(fā)生的位移極小,可認為碰撞前后物體處于同一位置。 (4)能量的特點:爆炸過程系統(tǒng)的動能增加,碰撞過程系統(tǒng)的動能不會增加,可能減少,也可能不變。 (5)碰撞后必須保證不穿透對方。,,2.碰撞的分類: (1)按碰撞前后機械能是否守恒可分為彈性碰撞和非彈性碰撞。 (2)按碰撞前后速度的方向是否與球心的連線在同一直線上可分為對心碰撞和非對心碰撞。,,【典例探究】 考查角度1 彈性碰撞和非彈性碰撞 【典例1】如圖所示,在冰壺世錦賽上中 國隊以8∶6戰(zhàn)勝瑞典隊,收獲了第一個

7、世錦賽冠軍,隊長王冰玉在最后一投中, 將質量為19kg的冰壺推出,運動一段時間后以0.4m/s的,,速度正碰靜止的瑞典冰壺,然后中國隊冰壺以0.1m/s的速度繼續(xù)向前滑向大本營中心。若兩冰壺質量相等,則下列判斷正確的是( ),,A.瑞典隊冰壺的速度為0.3m/s,兩冰壺之間的碰撞是彈性碰撞 B.瑞典隊冰壺的速度為0.3 m/s,兩冰壺之間的碰撞是非彈性碰撞 C.瑞典隊冰壺的速度為0.5 m/s,兩冰壺之間的碰撞是彈性碰撞 D.瑞典隊冰壺的速度為0.5 m/s,兩冰壺之間的碰撞是非彈性碰撞,,【解析】選B。兩冰壺碰撞的過程中動量守恒,規(guī)定向前運動方向為正方向,根據動量守恒定律有: mv1=mv2

8、+mv3,代入數(shù)據得:m0.4=m0.1+mv3,,解得:v3=0.3m/s。動能減小量:ΔE= = m(0.42-0.12-0.32)>0 故系統(tǒng)動能減小,是非彈性碰撞,B正確。,考查角度2 多物體的碰撞問題 【典例2】如圖,光滑水平地面上有三個物塊A、B和C,它們具有相同的質量,且位于同一直線上。開始時,三個物塊均靜止。先讓A以一定速度與B碰撞,碰后它們粘在一起,然后又一起與C碰撞并粘在一起。求前后兩次碰撞中損失的動能之比。,,【解析】設三個物塊A、B和C的質量均為m,A與B碰撞前A的速度為v,碰撞后的速度為v1,AB與C碰撞后的共同速度為v2。 由動量守恒定律得 mv=2mv1

9、mv=3mv2,,設第一次碰撞中的動能損失為ΔE1,第二次碰撞中的動能損失為ΔE2,由能量守恒定律得 mv2= (2m)v12+ΔE1 (2m)v12= (3m)v22+ΔE2 聯(lián)立以上四式解得ΔE1∶ΔE2=3∶1 答案:3∶1,【過關訓練】(2015山東高考)如圖,三個質量相同的 滑塊A、B、C,間隔相等地靜置于同一水平直軌道上。 現(xiàn)給滑塊A向右的初速度v0,一段時間后A與B發(fā)生碰撞, 碰后A、B分別以 v0、 v0的速度向右運動,B再與C發(fā) 生碰撞,碰后B、C粘在一起向右運動。滑塊A、B與軌 道間的動摩擦因數(shù)為同一恒定值。兩次碰撞時間均極 短。求B、C碰后瞬間共同速度的大小。,,【解析】

10、設滑塊質量為m,A與B碰撞前A的速度為vA,由題 意知,碰后A的速度vA′= v0,B的速度vB= v0,由動量 守恒定律得mvA=mvA′+mvB ① 設碰撞前A克服軌道阻力所做的功為WA,由功能關系得 WA= ②,,設B與C碰撞前B的速度為vB′,B克服軌道阻力所做的 功為WB,由功能關系得 WB= ③ 據題意可知WA=WB ④ 設B、C碰后瞬間共同速度的大小為v,由動量守恒定 律得 mvB′=2mv ⑤,,聯(lián)立①②③④⑤式,代入數(shù)據得 v= ⑥ 答案:,,【補償訓練】 1.甲、乙兩鐵球質量分別是m1=1kg,m2=2kg,在光滑水平面上沿同一直線運動,速度分別是v1=6m

11、/s、v2=2m/s。甲追上乙發(fā)生正碰后兩物體的速度有可能是( ),,A.v′1=7m/s,v′2=1.5m/s B.v′1=2m/s,v′2=4m/s C.v′1=3.5m/s,v′2=3m/s D.v′1=4m/s,v′2=3m/s,,【解析】選B。選項A和B均滿足動量守恒條件,但選項A碰后總動能大于碰前總動能,選項A錯誤,B正確;選項C不滿足動量守恒條件,錯誤;選項D滿足動量守恒條件,且碰后總動能小于碰前總動能,但碰后甲球速度大于乙球速度,不合理,選項D錯誤。故應選B。,,2.(多選)質量為M的物塊以速度v運動,與質量為m的靜 止物塊發(fā)生正碰,碰撞后兩者的動量正好相等。兩者質 量之比 可

12、能為( ) A.2 B.3 C.4 D.5,,【解析】選A、B。設碰撞后質量為M的物塊與質量為m的物塊速度分別為v1、v2,由動量守恒定律得 Mv=Mv1+mv2 ① 由能量關系得 ②,,由已知條件得Mv1=mv2 ③ ①③聯(lián)立可得v=2v1 ④ ②③④聯(lián)立消去v、v1、v2,整理得 ≤3,故選項A、B正確。,3.(多選)如圖所示,位于光滑水平桌面,質量相等的小滑塊P和Q都可以視作質點,Q與輕質彈簧相連,設Q靜止,P以某一初動能E0水平向Q運動并與彈簧發(fā)生相互作用,若整個作用過程中無機械能損失,用E1表示彈簧具有的最大彈性勢能,用E2表示Q具有的最大動能,則( ),,A.E

13、1= B.E1=E0 C.E2= D.E2=E0,,【解析】選A、D。當P和Q達到共同速度時,彈簧具有的 彈性勢能最大,由動量守恒定律mv0=2mv①,最大彈性勢 能E1= mv02- 2mv2②,又E0= mv02③,聯(lián)立①②③得 E1= ,A正確,B錯誤;由于P、Q的質量相等,故在相互 作用過程中發(fā)生速度交換,當彈簧恢復原長時,P的速度 為零,系統(tǒng)的機械能全部變?yōu)镼的動能,D正確。,,4.如圖所示,在水平光滑直導軌上,靜止著三個質量均為m=1kg的相同小球A、B、C,現(xiàn)讓A球以v0=2m/s的速度向著B球運動,A、B兩球碰撞后粘合在一起,兩球繼續(xù)向右運動并跟C球碰撞,C球的最終速度

14、vC=1m/s。求:,,(1)A、B兩球跟C球相碰前的共同速度多大? (2)兩次碰撞過程中一共損失了多少動能?,,【解析】(1)A、B相碰滿足動量守恒:mv0=2mv1 解得兩球跟C球相碰前的速度:v1=1m/s。 (2)兩球與C碰撞,動量守恒:2mv1=mvC+2mv2 解得兩球碰后的速度:v2=0.5m/s,,,兩次碰撞損失的動能: ΔEk= 答案:(1)1m/s (2)1.25J,,知識點二 判斷一個碰撞過程是否存在的依據 探究導入: 五個完全相同的金屬球沿直線排列并彼此鄰接,把最左端的小球拉高釋放,撞擊后發(fā)現(xiàn)最右端的小球擺高,而其余四球不動,你知道這是為什么嗎?,,提示:由于碰撞中的動

15、量和動能都守恒,發(fā)生了速度、動能的“傳遞”。,,【歸納總結】 1.滿足動量守恒:p1+p2=p1′+p2′。 2.滿足動能不增加原理:Ek1+Ek2≥Ek1′+Ek2′。,,3.速度要符合情景: (1)如果碰前兩物體同向運動,則后面物體的速度必大于前面物體的速度,即v后>v前,否則無法實現(xiàn)碰撞。碰撞后,原來在前的物體的速度一定增大,且原來在前的物體的速度大于或等于原來在后的物體的速度v′前≥v′后。,,(2)如果碰前兩物體是相向運動,則碰后兩物體的運動方向不可能都不改變,除非兩物體碰撞后速度均為零。若碰后沿同向運動,則前面物體的速度大于或等于后面物體的速度,即v前≥v后。,,【典例探究】 考查

16、角度1 宏觀物體的碰撞過程 【典例1】如圖所示一木塊用細繩懸掛 于天花板上O點處于靜止狀態(tài),一顆質 量為m的子彈以水平速度v0射向質量為 M的木塊,射入木塊后,留在其中,求木塊可達的最大高度。(子彈和木塊均可看作質點,木塊未碰天花板。空氣阻力不計),,【解析】子彈進入木塊前后動量守恒 則有:mv0=(M+m)v 子彈進入木塊后,與木塊一起繞O點轉動,由機械能守恒 定律得: (M+m)v2=(M+m)gh 木塊可達最大高度h= 答案:,考查角度2 宏觀多物體碰撞問題分析 【典例2】兩塊質量都是m的木塊A和B在光滑水平面上 均以速度 向左勻速運動,中間用一根勁度系數(shù)為k的 輕彈簧連接著,如圖所示。

17、現(xiàn)從水平方向迎面射來一顆 子彈,質量為 速度為v0,子彈射入木塊A并留在其中。 求:,,(1)在子彈擊中木塊后的瞬間木塊A、B的速度vA和vB的大小。 (2)在子彈擊中木塊后的運動過程中彈簧的最大彈性勢能。,,【解析】(1)在子彈打入木塊A的瞬間,由于相互作用 時間極短,彈簧來不及發(fā)生形變,A、B都不受彈力的作 用,故 vB= ; 由于此時A不受彈力,木塊A和子彈構成的系統(tǒng)在這極 短過程中不受外力作用,選向左為正方向,系統(tǒng)動量 守恒:,,解得vA=,,(2)由于木塊A、木塊B運動方向相同且vAμmgl,即μm貨v貨,即1.0104kg20m/s >2.0104kgv貨,可得v貨0 ④ 聯(lián)立①②③④式解得 1.5v2