彈性碰撞和非彈性碰撞-【新教材】人教版高中物理選修第一冊教學課件

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彈性碰撞和非彈性碰撞彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件5彈性碰撞和非彈性碰撞彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教1彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊教學課件2自主閱讀自我檢測一、碰撞的分類1.從能量角度分類(1)彈性碰撞:系統(tǒng)在碰撞前后動能

。

(2)非彈性碰撞:系統(tǒng)在碰撞后動能

。

(3)完全非彈性碰撞:碰撞后合為一體或碰后具有共同速度,這種碰撞動能損失最大。2.從碰撞前后物體運動的方向是否在同一條直線上分類(1)正碰(對心碰撞或一維碰撞):兩個球發(fā)生碰撞,如果碰撞之前球的速度方向與

的連線在同一條直線上,碰撞之后兩個球的速度方向仍會沿著

。

(2)斜碰(非對心碰撞):兩個球發(fā)生碰撞,如果碰撞之前球的運動速度方向與兩球心的連線不在同一條直線上,碰撞之后兩球的速度方向都會偏離原來兩球心的連線。不變

減少兩球心這條直線自主閱讀自我檢測一、碰撞的分類不變減少兩球心這條直線3自主閱讀自我檢測二、彈性碰撞的實例分析1.兩質(zhì)量分別為m1、m2的小球發(fā)生彈性正碰,v1≠0,v2=0,則碰撞過程遵從動量守恒定律,有m1v1=

。

彈性碰撞中沒有動能損失,有

=

,碰后兩球速度分別為v1'=

,v2'=

。

2.若m1=m2的兩球發(fā)生彈性正碰,v1≠0,v2=0,則v1'=

,v2'=

,即兩者碰后交換速度。

3.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

彈回,而m2仍靜止。

4.若m1?m2,v1≠0,v2=0,則二者彈性正碰后,v1'=

,v2'=

。表明m1的速度不變,m2以2v1的速度被撞出去。

m1v1'+m2v2'0

v1-v1原速率

v12v1自主閱讀自我檢測二、彈性碰撞的實例分析m1v1'+m2v2'4自主閱讀自我檢測1.正誤判斷(1)發(fā)生碰撞的兩個物體的運動方向一定都發(fā)生變化。(

)(2)臺球桌上的兩個臺球碰撞時可以近似看成是正碰。(

)(3)兩小球在光滑水平面上碰撞后粘在一起,因而不滿足動量守恒定律。(

)××解析:正碰又叫對心碰撞,碰撞前后,兩個物體的速度都沿同一條直線,它們的動量也都在這條直線上,在這個方向上動量守恒。兩個臺球的碰撞一般不是在同一條直線上,因此不一定是對心碰撞?！两馕?碰后粘在一起,也滿足動量守恒定律。

彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件自主閱讀自我檢測1.正誤判斷××解析:正碰又叫對心碰撞,碰撞5自主閱讀自我檢測(4)速度不同的兩小球碰撞后粘在一起,碰撞過程中沒有能量損失。(

)(5)在系統(tǒng)所受合外力為零的條件下,正碰滿足動量守恒定律,斜碰不滿足動量守恒定律。(

)×解析:碰后粘在一起,機械能損失最大,有內(nèi)能產(chǎn)生。

×解析:斜碰也滿足動量守恒定律。

彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件自主閱讀自我檢測(4)速度不同的兩小球碰撞后粘在一起,碰撞過6自主閱讀自我檢測2.探究討論。(1)碰撞過程中動量守恒的原因是什么?

(2)碰撞中,總動能減少最多的情況是什么?

答案:因相互作用時間短暫,因此一般滿足F內(nèi)?F外的條件。答案:在發(fā)生完全非彈性碰撞時總動能減少最多。這種碰撞的特點是碰后粘在一起或具有共同速度。彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件自主閱讀自我檢測2.探究討論。答案:因相互作用時間短暫,因此7問題一問題二當堂檢測對碰撞問題的認識和理解情境探究右圖為一種游戲器具——超級碰撞球。多顆籃球般大小的鋼球用鋼纜懸掛在屋頂。拉開最右邊鋼球到某一高度,然后釋放,碰撞后,僅最左邊的球被彈起,擺至最大高度后落下來再次碰撞,致使最右邊鋼球又被彈起。碩大鋼球交替彈開,周而復(fù)始,情景蔚為壯觀。上述現(xiàn)象如何解釋?要點提示:質(zhì)量相等的兩物體發(fā)生彈性正碰,碰撞中的動量、動能都守恒,碰后二者交換速度。彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件問題一問題二當堂檢測對碰撞問題的認識和理解要點提示:質(zhì)量相等8問題一問題二當堂檢測知識歸納1.對碰撞的廣義理解物理學里所研究的碰撞,包括的范圍很廣,只要通過短時間作用,物體的動量發(fā)生了明顯的變化,都可視為碰撞。例如:兩個小球的撞擊,子彈射入木塊,系在繩子兩端的物體將松弛的繩子突然拉直,鐵錘打擊釘子,列車車廂的掛接,中子轟擊原子核等均可視為碰撞問題。需注意的是必須將發(fā)生碰撞的雙方(如兩小球、子彈和木塊、鐵錘和釘子、中子和原子核等)包括在同一個系統(tǒng)中,才能對該系統(tǒng)應(yīng)用動量守恒定律。彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件問題一問題二當堂檢測知識歸納彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】9問題一問題二當堂檢測2.碰撞過程的五個特點(1)時間特點:在碰撞現(xiàn)象中,相互作用的時間很短。(2)相互作用力的特點:在相互作用過程中,相互作用力先是急劇增大,然后急劇減小,平均作用力很大。(3)動量的特點:系統(tǒng)的內(nèi)力遠遠大于外力,所以系統(tǒng)即使所受合外力不為零,外力也可以忽略,系統(tǒng)的總動量守恒。(4)位移特點:碰撞過程時間極短,在物體發(fā)生碰撞瞬間,可忽略物體的位移,認為物體在碰撞前后仍在原位置。(5)能量特點:碰撞前總動能Ek與碰撞后總動能Ek'滿足Ek≥Ek'。彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件問題一問題二當堂檢測2.碰撞過程的五個特點彈性碰撞和非彈性碰10問題一問題二當堂檢測3.碰撞的規(guī)律(1)碰撞的種類及遵從的規(guī)律問題一問題二當堂檢測3.碰撞的規(guī)律11問題一問題二當堂檢測(2)特殊的彈性碰撞——運動物體碰靜止物體問題一問題二當堂檢測(2)特殊的彈性碰撞——運動物體碰靜止物12問題一問題二當堂檢測典例剖析例題1質(zhì)量相等的A、B兩球在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運動,A球的動量是7kg·m/s,B球的動量是5kg·m/s,當A球追上B球發(fā)生碰撞,則碰撞后A、B兩球的動量可能值是(

)A.pA'=6kg·m/s,pB'=6kg·m/sB.pA'=3kg·m/s,pB'=9kg·m/sC.pA'=-2kg·m/s,pB'=14kg·m/sD.pA'=-4kg·m/s,pB'=17kg·m/s答案:A

解析:A、B球碰撞遵從動量守恒,有pA+pB=pA'+pB',選項D中數(shù)據(jù)不滿足該方程,因而選項D錯誤;A、B球碰撞遵從能量守恒,碰前的總動能應(yīng)不小于碰后總動能,即

選項A、B、C中數(shù)據(jù)只有A選項符合上式,選項A正確。問題一問題二當堂檢測典例剖析答案:A13問題一問題二當堂檢測規(guī)律方法

1.碰撞現(xiàn)象同時遵守的三條原則(1)動量守恒:即p1+p2=p1'+p2'(3)碰前、碰后的速度要符合實際的運動情景:①如果碰撞前兩物體同向運動,則后面物體的速度必大于前面物體的速度,否則無法實現(xiàn)碰撞。②碰撞后,原來在前的物體的速度一定增大,且原來在前的物體速度大于或等于原來在后的物體的速度,否則碰撞沒有結(jié)束。③如果碰撞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(至少有一個物體的速度方向改變),除非兩物體碰撞后速度均為零。問題一問題二當堂檢測規(guī)律方法1.碰撞現(xiàn)象同時遵守的三條原則14問題一問題二當堂檢測2.追碰現(xiàn)象合理性分析判斷流程

問題一問題二當堂檢測2.追碰現(xiàn)象合理性分析判斷流程15問題一問題二當堂檢測變式訓練

1如圖所示,兩個小球A、B在光滑水平地面上相向運動,它們的質(zhì)量分別為mA=4kg,mB=2kg,速度分別是vA=3m/s(設(shè)為正方向),vB=-3m/s。則它們發(fā)生正碰后,速度的可能值分別為(

)A.vA'=1m/s,vB'=1m/sB.vA'=4m/s,vB'=-5m/sC.vA'=2m/s,vB'=-1m/sD.vA'=-1m/s,vB'=-5m/s答案:A

解析:兩球相碰過程遵從動量守恒,有mAvA+mBvB=mAvA'+mBvB',選項D中數(shù)據(jù)不滿足該方程,選項D錯誤;選項B、C表明,兩球碰后速度方向相反,仍處于碰撞過程,因而錯誤。問題一問題二當堂檢測變式訓練1如圖所示,兩個小球A、B在光16問題一問題二當堂檢測例題2如圖,光滑水平直軌道上兩滑塊A、B用橡皮筋連接,A的質(zhì)量為m。開始時橡皮筋松弛,B靜止,給A向左的初速度v0。一段時間后,B與A同向運動發(fā)生碰撞并粘在一起。碰撞后的共同速度是碰撞前瞬間A的速度的兩倍,也是碰撞前瞬間B的速度的一半。求:(1)B的質(zhì)量;(2)碰撞過程中A、B系統(tǒng)機械能的損失。彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件問題一問題二當堂檢測例題2如圖,光滑水平直軌道上兩滑塊A、B17問題一問題二當堂檢測彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件問題一問題二當堂檢測彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高18問題一問題二當堂檢測規(guī)律方法

處理碰撞問題的幾個關(guān)鍵點(1)選取動量守恒的系統(tǒng):若有三個或更多個物體參與碰撞時,要合理選取所研究的系統(tǒng)。(2)弄清碰撞的類型:彈性碰撞、完全非彈性碰撞還是其他非彈性碰撞。(3)弄清碰撞過程中存在的關(guān)系:能量轉(zhuǎn)化關(guān)系、幾何關(guān)系、速度關(guān)系等。彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件問題一問題二當堂檢測規(guī)律方法處理碰撞問題的幾個關(guān)鍵點彈性碰19問題一問題二當堂檢測變式訓練

2如圖所示,在光滑水平面上放置A、B兩物體,質(zhì)量均為m,其中B物體帶有不計質(zhì)量的彈簧靜止在水平面內(nèi)。A物體以速度v0向右運動,并壓縮彈簧。求:解析:(1)彈簧壓縮量達最大時A、B兩物體的速度相等,設(shè)為v,由動量守恒得mv0=2mv(1)彈簧壓縮量達到最大時A、B兩物體的速度vA和vB的大小;(2)彈簧彈性勢能的最大值Ep。彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件問題一問題二當堂檢測變式訓練2如圖所示,在光滑水平面上放置20問題一問題二當堂檢測爆炸和碰撞問題的比較情境探究汽車在公路上行駛時,駕駛員一定要系上安全帶,你知道安全帶有什么用途嗎?要點提示:汽車安全帶在碰撞時對駕駛員進行約束,避免碰撞時駕駛員與方向盤及儀表盤等發(fā)生二次碰撞,或避免碰撞時駕駛員沖出車外。彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件問題一問題二當堂檢測爆炸和碰撞問題的比較要點提示:汽車安全帶21問題一問題二當堂檢測知識歸納爆炸與碰撞的比較彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件問題一問題二當堂檢測知識歸納彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】22問題一問題二當堂檢測(1)在碰撞過程中,系統(tǒng)的動量守恒,但機械能不一定守恒。(2)在爆炸過程中,系統(tǒng)的動量守恒,機械能一定不守恒。(3)宏觀物體碰撞時一般相互接觸,微觀粒子的碰撞不一定接觸,但只要符合碰撞的特點,就可認為是發(fā)生了碰撞。彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件問題一問題二當堂檢測(1)在碰撞過程中,系統(tǒng)的動量守恒,但機23問題一問題二當堂檢測典例剖析例題3一輛質(zhì)量m1=3.0×103kg的小貨車因故障停在車道上,后面一輛質(zhì)量m2=1.5×103kg的轎車來不及剎車,直接撞入貨車尾部失去動力。相撞后兩車一起沿轎車運動方向滑行了x=6.75m停下。已知車輪與路面的動摩擦因數(shù)μ=0.6,求碰撞前轎車的速度大小。(重力加速度g取10m/s2)解析:由牛頓運動定律知,碰后兩車的加速度

答案:27m/s彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件問題一問題二當堂檢測典例剖析解析:由牛頓運動定律知,碰后兩車24問題一問題二當堂檢測變式訓練

3(多選)向空中發(fā)射一物體,不計空氣阻力,當物體的速度恰好沿水平方向時,物體炸裂為a、b兩塊。若質(zhì)量較大的a塊的速度方向仍沿原來的方向,則

(

)A.b的速度方向一定與原速度方向相反B.從炸裂到落地這段時間里,a飛行的水平距離一定比b的大C.a、b一定同時到達地面D.炸裂的過程中,a、b中受到的爆炸力的沖量大小一定相等答案:CD

彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件問題一問題二當堂檢測變式訓練3(多選)向空中發(fā)射一物體,不25問題一問題二當堂檢測解析:物體炸裂過程發(fā)生在物體沿水平方向運動時,由于物體沿水平方向不受外力,所以沿水平方向動量守恒,根據(jù)動量守恒定律有(mA+mB)v=mAvA+mBvB,得當vA與原來速度v同向時,vB可能與vA反向;另外一種情況是vA的大小沒有確定,題目只講a的質(zhì)量較大,但若vA很小,則mAvA可能小于原動量(mA+mB)v,這時vB的方向會與vA方向一致,即與原來方向相同,所以選項A錯誤。a、b兩塊在水平飛行的同時,豎直方向做自由落體運動,即做平拋運動,落地時間由高度決定,所以選項C是正確的。由于水平飛行距離x=v·t,a、b兩塊炸裂后的速度vA、vB大小不一定相等,而落地時間t又相等,所以水平飛行距離無法比較大小,所以選項B錯誤。根據(jù)牛頓第三定律,a、b所受爆炸力FA=-FB,力的作用時間相等,所以沖量I=F·t的大小一定相等,所以選項D是正確的。彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件彈性碰撞和非彈性碰撞—【新教材】人教版高中物理選修第一冊課件問題一問題二當堂檢測解析:物體炸裂過程發(fā)生在物體沿水平方向運26問題一問題二當堂檢測1.(多選)在光滑水平面上,兩球沿球心連線以相等速率相向而行,并發(fā)生碰撞,下列現(xiàn)象可能的是(

)A.若兩球質(zhì)量相同,碰后以某一相等速率互相分開B.若兩球質(zhì)量相同,碰后以某一相等速率同向而行C.若兩球質(zhì)量不同,碰后以某一相等速率互相分開D.若兩球質(zhì)量不同,碰后以某一相等速率同向而行答案:AD

解析:碰撞前、后兩小球組成的系統(tǒng)總動量守恒。碰撞前兩球總動量為零,碰撞后也為零,所以選項A是可能的;若碰撞后兩球以某一相等速率同向而行,則兩球的總動量不為零,所以選項B不可能;碰撞前、后系統(tǒng)的總動量的方向不同,所以動量不守恒,選項C不可能;碰撞前總動量不為零,碰后也不為零,方向可能相同,所以,選項D是可能的。問題一問題二當堂檢測1.(多選)在光滑水平面上,兩球沿球心連27問題一問題二當堂檢測2.如圖所示,在光滑水平面上,用等大異向的F1、F2分別同時作用于A、B兩個靜止的物體上,已知mA<mB,經(jīng)過相同的時間后同時撤去兩力,以后兩物體相碰并黏合為一體,則黏合體最終將(

)A.靜止 B.向右運動C.向左運動