《彈性碰撞和非彈性碰撞》參考課件 02

第一章

動(dòng)量守恒定律1.5彈性碰撞和非彈性碰撞碰

撞隕石撞地球球拍打網(wǎng)球碰撞是自然界常見(jiàn)的現(xiàn)象。隕石撞擊地球而對(duì)地表產(chǎn)生破壞，網(wǎng)球受球拍撞擊而改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)……

物體碰撞中動(dòng)量的變化情況，前面已進(jìn)行了研究。那么，在各種碰撞中能量又是如何變化的？思考：碰撞中動(dòng)量為什么是守恒的？

碰撞時(shí)間短，碰撞過(guò)程中相互作用力大，內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力。碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，動(dòng)能守恒嗎？如何證明呢？實(shí)驗(yàn)

使用天平測(cè)量出兩小車(chē)的質(zhì)量，并利用光電門(mén)傳感器測(cè)量出兩小車(chē)的碰撞前、后的速度.

兩輛小車(chē)都放在滑軌上，用一輛運(yùn)動(dòng)的小車(chē)碰撞一輛靜止的小車(chē)，碰撞后兩輛小車(chē)粘在一起運(yùn)動(dòng)。小車(chē)的速度用滑軌上的光電計(jì)時(shí)器測(cè)量。尋求碰撞中的不變量

m1/kgm2/kgv/(ms-1)v'/(ms-1)碰前質(zhì)量和速度乘積碰前質(zhì)量和速度乘積10.5190.5190.6280.30720.5190.7180.6560.26530.7180.5190.5720.3210.330.320.340.330.410.40實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

此實(shí)驗(yàn)中兩輛小車(chē)碰撞前后，動(dòng)能之和并不相等，但是質(zhì)量與速度的乘積之和卻基本不變。尋求碰撞中的不變量動(dòng)能不守恒，這種情況普遍嗎？彈性碰撞和非彈性碰撞

如圖滑軌上有兩輛安裝了彈性碰撞架的小車(chē)，它們發(fā)生碰撞后改變了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。測(cè)量?jī)奢v小車(chē)的質(zhì)量以及它們碰撞前后的速度，研究碰撞前后總動(dòng)能的變化情況。研究?jī)奢v小車(chē)碰撞前后總動(dòng)能的變化情況碰撞前碰撞后質(zhì)量m1=0.10kgm2=0.15kgm1=0.10kgm2=0.15kg速度V1=0.4m/sV2=-0.2m/sV1

=-0.32m/sV2

=0.28m/smv2m1v12+m2v22=m1v1

2+m2v2

2=0.011J0.011J通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，在上述實(shí)驗(yàn)條件下，碰撞前后總動(dòng)能基本不變。彈性碰撞和非彈性碰撞彈性碰撞1.彈性碰撞:如果系統(tǒng)在碰撞前后動(dòng)能不變，這類(lèi)碰撞叫作彈性碰撞。特點(diǎn)：碰撞時(shí)物體的形變是彈性形變，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，動(dòng)能守恒。彈性碰撞和非彈性碰撞滑塊碰撞后分開(kāi)彈簧使靜止滑塊分開(kāi)彈性碰撞

鋼球、玻璃球碰撞時(shí)，動(dòng)能損失很小，它們的碰撞可以看作彈性碰撞。彈性碰撞和非彈性碰撞2.非彈性碰撞:如果系統(tǒng)在碰撞后動(dòng)能減少，這類(lèi)碰撞叫作非彈性碰撞。特點(diǎn)：碰撞時(shí)物體的形變是非彈性形變，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，動(dòng)能有損失。彈性碰撞和非彈性碰撞

橡皮泥球碰撞時(shí)，它們的碰撞是非彈性碰撞。

如圖，在光滑水平面上，兩個(gè)物體的質(zhì)量都是m，碰撞前一個(gè)物體靜止，另一個(gè)以速度v向它撞去。碰撞后兩個(gè)物體粘在一起，成為一個(gè)質(zhì)量為2m的物體，以一定速度繼續(xù)前進(jìn)。碰撞后該系統(tǒng)的總動(dòng)能是否會(huì)有損失？m典例分析

m典例分析非彈性碰撞的特例完全非彈性碰撞彈性碰撞和非彈性碰撞3.完全非彈性碰撞:碰撞后兩物體合為一體或者具有共同速度，這種碰撞動(dòng)能損失最大，稱為完全非彈性碰撞。特點(diǎn)：碰撞時(shí)物體的形變是非彈性形變，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，動(dòng)能損失最大。完全非彈性碰撞彈性碰撞和非彈性碰撞

子彈射入并停留在木塊中，可看作完全非彈性碰撞。種類(lèi)特點(diǎn)彈性碰撞非彈性碰撞完全非彈性碰撞思考：你能歸納總結(jié)碰撞的種類(lèi)以及其特點(diǎn)嗎？彈性碰撞和非彈性碰撞動(dòng)量守恒，動(dòng)能守恒動(dòng)量守恒，動(dòng)能有損失動(dòng)量守恒，動(dòng)能損失最大觀察視頻中兩球碰撞情況有何不同？碰撞前后有的沿同一條直線運(yùn)動(dòng)碰撞前后有的不沿同一條直線運(yùn)動(dòng)對(duì)心碰撞非對(duì)心碰撞彈性碰撞的實(shí)例分析1.正碰（對(duì)心碰撞）碰撞前后，物體的運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上。這種碰撞稱為正碰，也叫作對(duì)心碰撞或一維碰撞。碰撞前碰撞后2.斜碰（非對(duì)心碰撞）碰撞前后物體的運(yùn)動(dòng)方向不在同一直線上,如圖所示碰撞前碰撞后碰撞前碰撞后彈性碰撞的實(shí)例分析彈性碰撞的實(shí)例分析：一動(dòng)碰一靜碰前：m1速度v1，m2靜止碰后：m1速度v1′，m2速度v2′條件動(dòng)量守恒動(dòng)能守恒m1m2m1m2v1v1'v2'變形得：變形得：彈性碰撞的實(shí)例分析：一動(dòng)碰一靜碰前：m1速度v1，m2靜止碰后：m1速度v1′，m2速度v2′條件m1m2m1m2v1v1'v2'變形得：變形得：①②②除以①式得：帶入①式得：解得：彈性碰撞的實(shí)例分析：一動(dòng)碰一靜碰前：m1速度v1，m2靜止碰后：m1速度v1′，m2速度v2′條件動(dòng)量守恒動(dòng)能守恒解得m1m2m1m2v1v1'v2'1.若m1=m2時(shí)2.若m1>>m2時(shí)3.若m1<<m2時(shí)彈性碰撞的實(shí)例分析：一動(dòng)碰一靜牛頓擺保齡球擊打球瓶乒乓球撞籃球總結(jié)：大碰小，同向跑；小碰大，要反彈；質(zhì)量等，換速度。彈性碰撞的實(shí)例分析：一動(dòng)碰一靜1.系統(tǒng)動(dòng)量守恒原則：碰撞前后系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒.2.動(dòng)能不增加原則：碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)能小于或等于碰撞前系統(tǒng)的總動(dòng)能，即系統(tǒng)的總動(dòng)能不增加.3.物理情景可行性原則：①若碰前兩物體同向運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)有v后>v前，碰后原來(lái)在前的物體速度一定增大，若碰后兩物體同向運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)有v前′≥v后′。（否則碰撞沒(méi)有結(jié)束，還要發(fā)生碰撞）②碰前兩物體相向運(yùn)動(dòng)，碰后兩物體的運(yùn)動(dòng)方向不可能都不改變。v1m1m2v1′

m1m2v2′

碰撞三原則

速度為10m/s的塑料球與靜止的鋼球發(fā)生正碰，鋼球的質(zhì)量是塑料球的4倍，碰撞是彈性的，求碰撞后兩球的速度。典型例題

速度為10m/s的塑料球與靜止的鋼球發(fā)生正碰，鋼球的質(zhì)量是塑料球的4倍，碰撞是彈性的，求碰撞后兩球的速度。

典型例題

在氣墊導(dǎo)軌上，一個(gè)質(zhì)量為400g的滑塊以15m/s的速度與另一個(gè)質(zhì)量為200g、速度為10m/s并沿相反方向運(yùn)動(dòng)的滑塊迎面相撞，碰撞后兩個(gè)滑塊粘在一起。（1）求碰撞后滑塊速度的大小和方向；（2）這次碰撞，兩滑塊共損失了多少機(jī)械能？典型例題

在氣墊導(dǎo)軌上，一個(gè)質(zhì)量為400g的滑塊以15m/s的速度與另一個(gè)質(zhì)量為200g、速度為10m/s并沿相反方向運(yùn)動(dòng)的滑塊迎面相撞，碰撞后兩個(gè)滑塊粘在一起。（1）求碰撞后滑塊速度的大小和方向；（2）這次碰撞，兩滑塊共損失了多少機(jī)械能？

典型例