物體的碰撞學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1物體物體(wt)的碰撞的碰撞第一頁，共22頁。1.1.最早發(fā)表有關(guān)最早發(fā)表有關(guān)(yugun)(yugun)碰撞問題研究成果的碰撞問題研究成果的是布拉格大學(xué)校長、物理學(xué)教授馬爾西。（是布拉格大學(xué)校長、物理學(xué)教授馬爾西。（16391639年）年）2.2.伽利略、馬利特、伽利略、馬利特、 牛頓、笛卡兒、惠牛頓、笛卡兒、惠更斯等先后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，逐漸歸納成系統(tǒng)更斯等先后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，逐漸歸納成系統(tǒng)理論，總結(jié)出規(guī)律。理論，總結(jié)出規(guī)律。第2頁/共22頁第二頁，共22頁。第3頁/共22頁第三頁，共22頁。第4頁/共22頁第四頁，共22頁。1.1.碰撞定義碰撞定義(dngy): (dngy): 兩個(gè)或兩個(gè)以上

2、的物體在相遇的極短時(shí)兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體在相遇的極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生非常大的相互作用。間內(nèi)產(chǎn)生非常大的相互作用。因此其他外力因此其他外力(wil)(wil)一般可以忽略不計(jì)。一般可以忽略不計(jì)。2.2.碰撞碰撞特點(diǎn)特點(diǎn): :（1 1）相互作用時(shí)間短）相互作用時(shí)間短（2 2）作用力變化快）作用力變化快（3 3）作用力峰值大）作用力峰值大第5頁/共22頁第五頁，共22頁。（2 2）斜碰：物體）斜碰：物體(wt)(wt)碰撞時(shí)的速度不在兩球的碰撞時(shí)的速度不在兩球的連心線上。連心線上。從碰撞從碰撞(pn zhun)(pn zhun)方方向來分：向來分：3.3.碰撞碰撞分類分類: : 第6頁/共22頁第六頁，共

3、22頁。正碰正碰（對心碰撞（對心碰撞(pn(pn zhunzhun) )）斜碰斜碰（非對心碰撞（非對心碰撞(pn zhun)(pn zhun)）VV第7頁/共22頁第七頁，共22頁。第8頁/共22頁第八頁，共22頁。n實(shí)驗(yàn)2：兩球碰撞（P4）點(diǎn)擊第9頁/共22頁第九頁，共22頁。(1)彈性碰撞： 碰撞后形變(xngbin)能完全恢復(fù),碰撞過程只產(chǎn)生機(jī)械能的轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)內(nèi)沒有能量損失,系統(tǒng)動(dòng)能相等.從碰撞(pn zhun)的能量來分：(2)非彈性碰撞: 碰撞后形變不能完全恢復(fù),有一部分動(dòng)能最終會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能(ni nn),碰撞前后系統(tǒng)的動(dòng)能不相等.第10頁/共22頁第十頁，共22頁。(3)完全非彈性

4、碰撞: 是非彈性磁撞的特例(tl)，碰撞后完全不反彈。特點(diǎn)：兩物體碰撞后粘合在一起(或碰后具有(jyu)共同的速度) ，這時(shí)系統(tǒng)動(dòng)能損失最大。注意：碰撞后發(fā)生(fshng)永久性形變、粘在一起、摩擦生熱等的碰撞往往為非彈性碰撞。第11頁/共22頁第十一頁，共22頁。二二 課堂互助課堂互助(hzh)探究探究1下列的碰撞各屬于什么碰撞：如下圖所示,光滑水平面上有質(zhì)量相等(xingdng)的A和B兩物體，B上裝有一輕彈簧，B原來靜止，A以速度v正對B滑行，當(dāng)彈簧壓縮到最短，再次復(fù)原的過程。屬于屬于(shy)_碰撞碰撞用細(xì)線懸掛一質(zhì)量為M的木塊,木塊靜止,如下左圖所示現(xiàn)有一質(zhì)量為m的子彈自左方水平地射

5、穿此木塊,穿透前后子彈的速度分別為v0和v屬于屬于_碰撞碰撞第12頁/共22頁第十二頁，共22頁。如圖所示的裝置中，木塊B與水平(shupng)桌面間的接觸是光滑的，子彈A沿水平(shupng)方向射入木塊后留在木塊內(nèi)。屬于_碰撞二二 課堂互助課堂互助(hzh)探究探究第13頁/共22頁第十三頁，共22頁。兩兩物物體體( (w w t t ) )發(fā)發(fā)生生接接觸觸壓縮壓縮(y (y s u )s u ) 過過程程形變形變(xngbin)(xngbin)完全恢復(fù)完全恢復(fù) 形變部分恢復(fù)形變部分恢復(fù)形變完全不恢復(fù)形變完全不恢復(fù)彈性碰撞彈性碰撞（動(dòng)能守恒）（動(dòng)能守恒）非彈性碰撞非彈性碰撞（動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)（

6、動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等）能等）完全非彈性碰撞完全非彈性碰撞（動(dòng)能損失最大）（動(dòng)能損失最大）動(dòng) 能 轉(zhuǎn)動(dòng) 能 轉(zhuǎn)化 為 勢化 為 勢能 或 勢能 或 勢能 和 內(nèi)能 和 內(nèi)能等能等勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能內(nèi)能不能逆轉(zhuǎn)內(nèi)能不能逆轉(zhuǎn)內(nèi)能不能逆轉(zhuǎn)內(nèi)能不能逆轉(zhuǎn) 從碰撞的具體運(yùn)動(dòng)過程來看，各種碰撞都經(jīng)歷了如下過程： 總結(jié)歸納總結(jié)歸納第14頁/共22頁第十四頁，共22頁。完全非彈性碰撞完全非彈性碰撞(pn (pn zhun)zhun)：動(dòng)能損失最大（不可：動(dòng)能損失最大（不可恢復(fù)）恢復(fù)）總結(jié)總結(jié)(zngji)歸納歸納第15頁/共22頁第十五頁，共22頁。P3P3討論與交流討論與交流是美國科學(xué)與發(fā)明雜志于本世紀(jì)是

7、美國科學(xué)與發(fā)明雜志于本世紀(jì)3030年代年代提出來的：提出來的：“如果如果(rgu)(rgu)你左手握住一你左手握住一只雞蛋不動(dòng)，右手拿一只雞蛋去撞它（兩只只雞蛋不動(dòng)，右手拿一只雞蛋去撞它（兩只雞蛋一樣堅(jiān)硬，而且都是用同一部分互相碰雞蛋一樣堅(jiān)硬，而且都是用同一部分互相碰撞）。問哪一只雞蛋更容易撞破？撞）。問哪一只雞蛋更容易撞破？” ” 這道這道智力測驗(yàn)題見報(bào)以后，編輯部收到讀者來信智力測驗(yàn)題見報(bào)以后，編輯部收到讀者來信堆積如山，答案五花八門。堆積如山，答案五花八門。 第16頁/共22頁第十六頁，共22頁。美國美國(mi u)公布的答案是：被撞破的雞蛋多半是公布的答案是：被撞破的雞蛋多半是“運(yùn)動(dòng)著

8、的蛋運(yùn)動(dòng)著的蛋”，即去撞的那一只。，即去撞的那一只。解釋是：解釋是：“雞蛋殼的形狀是曲面的，在碰撞時(shí)對那只雞蛋殼的形狀是曲面的，在碰撞時(shí)對那只不動(dòng)的雞蛋所加的壓力，是作用在蛋殼外面的。蛋殼不動(dòng)的雞蛋所加的壓力，是作用在蛋殼外面的。蛋殼像一切拱形的物體一樣，很能承受住從外面來的壓力像一切拱形的物體一樣，很能承受住從外面來的壓力（外撞力），但是，作用在運(yùn)動(dòng)著的蛋上的力，情形（外撞力），但是，作用在運(yùn)動(dòng)著的蛋上的力，情形就完全兩樣了，運(yùn)動(dòng)著的蛋黃和蛋白，在碰撞的那一就完全兩樣了，運(yùn)動(dòng)著的蛋黃和蛋白，在碰撞的那一霎那，要從內(nèi)部壓向蛋殼。而拱形的物體抗受這種壓霎那，要從內(nèi)部壓向蛋殼。而拱形的物體抗受這種

9、壓力（內(nèi)撞力）的能力是比抗受外來壓力的能力（外撞力（內(nèi)撞力）的能力是比抗受外來壓力的能力（外撞力）要低得多的，因此蛋殼就破碎了。力）要低得多的，因此蛋殼就破碎了?！钡?7頁/共22頁第十七頁，共22頁。前蘇聯(lián)的答案前蘇聯(lián)的答案(d n)是：兩只雞蛋被撞破的概率一樣。是：兩只雞蛋被撞破的概率一樣。解釋是：解釋是：“想用論斷來確定互撞的兩只雞蛋哪一只應(yīng)該被撞想用論斷來確定互撞的兩只雞蛋哪一只應(yīng)該被撞破，根本是不可能的，因?yàn)樵谌プ埠捅蛔驳碾u蛋之間，并沒破，根本是不可能的，因?yàn)樵谌プ埠捅蛔驳碾u蛋之間，并沒有什么區(qū)別。我們不應(yīng)該強(qiáng)調(diào)去撞的蛋是在運(yùn)動(dòng)，而被撞的有什么區(qū)別。我們不應(yīng)該強(qiáng)調(diào)去撞的蛋是在運(yùn)動(dòng)，而

10、被撞的蛋是不動(dòng)的。蛋是不動(dòng)的。”“”“說物體運(yùn)動(dòng)而不指出是跟哪一個(gè)物體的相說物體運(yùn)動(dòng)而不指出是跟哪一個(gè)物體的相對運(yùn)動(dòng)，那等于是一句廢話。單獨(dú)拿一個(gè)物體來說是無所謂對運(yùn)動(dòng)，那等于是一句廢話。單獨(dú)拿一個(gè)物體來說是無所謂運(yùn)動(dòng)的；要運(yùn)動(dòng)，至少要有兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的；要運(yùn)動(dòng)，至少要有兩個(gè)物體相互接近或遠(yuǎn)離。相互接近或遠(yuǎn)離。剛才那一對互撞的雞蛋都是在相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之下的：它們剛才那一對互撞的雞蛋都是在相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之下的：它們在互相接近在互相接近關(guān)于它們的運(yùn)動(dòng)，我們能說的只有這些。至關(guān)于它們的運(yùn)動(dòng)，我們能說的只有這些。至于碰撞的結(jié)果，卻不因?yàn)槲覀兿矚g把哪一只當(dāng)作不動(dòng)的哪一于碰撞的結(jié)果，卻不因?yàn)槲覀兿矚g把哪一只

11、當(dāng)作不動(dòng)的哪一只當(dāng)作在運(yùn)動(dòng)著的而有所不同。只當(dāng)作在運(yùn)動(dòng)著的而有所不同?！钡?8頁/共22頁第十八頁，共22頁。上面這兩種不同的解釋哪一個(gè)更令你滿意呢？上面這兩種不同的解釋哪一個(gè)更令你滿意呢？我們以為還是后者更有說服力。因?yàn)?，按照日常生活中的我們以為還是后者更有說服力。因?yàn)?，按照日常生活中的打蛋方法，兩只雞蛋互相接近的速度并不快打蛋方法，兩只雞蛋互相接近的速度并不快(bkui)，故，故完全符合完全符合300多年前伽利略首先提出的多年前伽利略首先提出的“勻速運(yùn)動(dòng)和靜止的勻速運(yùn)動(dòng)和靜止的相對性相對性”原理，也就是說，這兩只蛋的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無任何區(qū)原理，也就是說，這兩只蛋的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無任何區(qū)別，因而別，因而

12、“哪一只蛋會(huì)被撞破哪一只蛋會(huì)被撞破”，對它們來說概率應(yīng)當(dāng)是，對它們來說概率應(yīng)當(dāng)是相等的。你若是不信，不妨一試，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果定會(huì)令你滿相等的。你若是不信，不妨一試，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果定會(huì)令你滿意。意。據(jù)說有一個(gè)名叫伊凡洛夫的倔老頭為了證明他的觀點(diǎn)據(jù)說有一個(gè)名叫伊凡洛夫的倔老頭為了證明他的觀點(diǎn)被撞的那一只更容易破，竟然先后打破被撞的那一只更容易破，竟然先后打破500只雞蛋！只雞蛋！ 第19頁/共22頁第十九頁，共22頁。 靜止的雞蛋先爛，因?yàn)閯?dòng)的雞蛋于靜止的雞蛋靜止的雞蛋先爛，因?yàn)閯?dòng)的雞蛋于靜止的雞蛋碰撞碰撞(pn zhun)時(shí)，由于慣性，動(dòng)蛋的蛋清會(huì)對時(shí)，由于慣性，動(dòng)蛋的蛋清會(huì)對動(dòng)蛋的彈殼有一定的推力，從

13、而形成一定的緩沖，動(dòng)蛋的彈殼有一定的推力，從而形成一定的緩沖，使動(dòng)蛋的蛋殼受到的合外力不使很大，而靜止的就使動(dòng)蛋的蛋殼受到的合外力不使很大，而靜止的就不一樣了，直接受到一個(gè)外界撞擊力而使它破裂，不一樣了，直接受到一個(gè)外界撞擊力而使它破裂， 所以靜止的蛋先爛。所以靜止的蛋先爛。第20頁/共22頁第二十頁，共22頁。研究撞蛋問題很有現(xiàn)實(shí)意義：因?yàn)樵诮煌ㄊ鹿手腥四X研究撞蛋問題很有現(xiàn)實(shí)意義：因?yàn)樵诮煌ㄊ鹿手腥四X的損傷的損傷(snshng)狀態(tài)，與那只狀態(tài)，與那只“運(yùn)動(dòng)著的蛋運(yùn)動(dòng)著的蛋”頗為相頗為相似：若將人的頭顱比雞蛋，則顱骨就像蛋殼，腦漿就似：若將人的頭顱比雞蛋，則顱骨就像蛋殼，腦漿就像蛋清，腦髓就像蛋黃。一旦頭部受到強(qiáng)烈沖擊，腦像蛋清，腦髓就像蛋黃。一旦頭部受到強(qiáng)烈沖擊，腦髓就要撞擊頭蓋骨內(nèi)側(cè)，因此很容易引起腦震蕩或者髓就要撞擊頭蓋骨內(nèi)側(cè)，因此很容易引起腦震蕩或者腦血沖；即使顱骨不破裂，腦髓也會(huì)受到損傷腦血沖；即使顱骨不破裂，腦髓也會(huì)受到損傷(snshng)。一些騎摩托車的人以為只要戴上安全頭盔。一些騎摩托車的人以為只要戴上安全頭盔，腦袋就不會(huì)受損傷，腦袋就不會(huì)受損傷(snshng)了。然而，據(jù)推算當(dāng)車了。然而，據(jù)推算當(dāng)車速超過速超過20公里公里/小