《碰撞》課件1

1、1碰撞,1認識彈性碰撞與非彈性碰撞 2認識對心碰撞與非對心碰撞 3探究碰撞中的不變量,一、碰撞的特點 時間特點：在碰撞過程中，相互作用時間 相互作用力特點：在碰撞過程中，相互作用力外力 位移特點：在碰撞過程中，物體發(fā)生速度突變時，位移極小，可認為物體在碰撞前后仍在,很短,遠遠大于,同一位置,二、碰撞的分類 按碰撞過程中機械能是否損失分為： (1)彈性碰撞：碰撞過程中動能，即碰撞前后系統(tǒng)的總 動能，Ek1Ek2Ek1Ek2. (2)非彈性碰撞：碰撞過程中有動能損失，即動能 ，碰撞后系統(tǒng)的總動能碰撞前系統(tǒng)的總動能 Ek1Ek2Ek1Ek2. (3)完全非彈性碰撞：碰撞后兩物體 ，具有 的速度，這種

2、碰撞動能 ,不變,相等,不守恒,小于,粘合在一起,相同,損失最大,按碰撞前后，物體的運動方向是否沿同一條直線可分為： (1)對心碰撞(正碰)：碰撞前后，物體的運動方向 (2)非對心碰撞(斜碰)：碰撞前后，物體的運動方向 (高中階段只研究正碰),沿同一條直線,不在同一直線上,方案二：利用等長懸線懸掛等大小球?qū)崿F(xiàn)一維碰撞 (1)質(zhì)量的測量：用天平測量 (2)速度的測量：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速度 (3)不同碰撞情況的實現(xiàn)：用貼膠布的方法增大兩球碰撞時的能量損失,實驗器材 方案一：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)

3、、彈簧片、 細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥 方案二：帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等 方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥,實驗步驟 不論采用哪種方案，實驗過程均可按實驗方案合理安排，參考步驟如下： (1)用天平測相關(guān)質(zhì)量 (2)安裝實驗裝置 (3)使物體發(fā)生碰撞 (4)測量或讀出相關(guān)物理量，計算有關(guān)速度 (5)改變碰撞條件，重復步驟3、4. (6)進行數(shù)據(jù)處理，通過分析比較，找出碰撞中的守恒量 (7)整理器材，結(jié)束實驗,數(shù)據(jù)處理 為了探究碰撞中的不變量，將實驗中測得的物理量填入如下表格,經(jīng)過驗證后可知，在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞

4、前后不變的量是物體的質(zhì)量與速度的乘積，即m1v1m2v2m1v1m2v2,二、彈性碰撞和非彈性碰撞 碰撞中能量特點：碰撞過程中，一般伴隨機械能的損失，即Ek1Ek2Ek1Ek2，其中，碰撞過程中，無機械能損失的碰撞為彈性碰撞 彈性碰撞：若兩球碰撞后形變能完全恢復，并沒有能量損失，碰撞前后系統(tǒng)的動能相等，這類碰撞稱為彈性碰撞 非彈性碰撞：若兩球碰后它們的形變不能完全恢復原狀，一部分動能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，碰前碰后系統(tǒng)的動能不再相等，這種碰撞叫做非彈性碰撞如果碰撞后二者成為一個整體，系統(tǒng)的動能損失得最多，這種碰撞叫做完全非彈性碰撞,【典例1】 水平光滑桌面上有A、B兩個小車，質(zhì)量分別是0.6 kg和0

5、.2 kg，A車的車尾拉著紙帶A車以勻速向右的某一速度與靜止的B車碰撞，碰后兩車連在一起共同運動，碰撞前后打點計時器打下的紙帶如圖1-1-1所示(電源頻率為50 Hz)根據(jù)這些數(shù)據(jù)，請猜想：,探究碰撞中的不變量,圖1-1-1,(1)把兩小車加在一起計算，有一個什么物理量在碰撞前后是相等的？ (2)碰撞前后兩車的mv2之和是否相等？兩車的速度之和是否相等？這說明了什么問題？ 解析(1)由紙帶可以看出，A、B兩小車碰前和碰后都是向右運動，且碰撞發(fā)生在從題圖所示紙帶右邊數(shù)起第5個點時，A車碰前碰后都看成勻速運動,答案(1)在誤差允許的范圍內(nèi)，質(zhì)量和速度的乘積之和在碰撞前后是相等的 (2)碰撞過程中總

6、動能減少了，碰撞前后速度之和不相等，說明A與B碰撞時傳遞給B的不是速度 借題發(fā)揮通過紙帶上的點求出碰撞前A車的速度和碰撞后兩車的共同速度，然后通過多次計算，找出不變的物理量，進一步去分析mv2之和與速度之和，最后進行比較分析得出結(jié)論,【變式1】 某同學設(shè)計了一個用打點計時器探究碰撞過程中不變量的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動，他設(shè)計的裝置如圖1-1-2甲所示在小車A后面連著紙帶，電磁打點計時器所接電源頻率為50 Hz，長木板的一端下墊著小木塊用以平衡摩擦力,圖11-2,(1)若已得到打點紙帶如圖1-1-2乙

7、所示，并測得各計數(shù)點間距離標在圖上，A為運動起始的第一點，則應選_段來計算A碰撞前速度，應選_段來計算A和B碰撞后的共同速度 (2)已測得小車A的質(zhì)量m10.40 kg，小車B的質(zhì)量m20.20 kg，由以上測量結(jié)果可得： 碰撞前兩車質(zhì)量與速度乘積之和為_kgm/s； 碰撞后兩車質(zhì)量與速度乘積之和為_kgm/s. (3)結(jié)論_.,解析(1)從分析紙帶上打點的情況看，BC段既表示小車做勻速運動，又表示小車有較大的速度，而AB段相同時間內(nèi)間距不一樣，說明剛開始不穩(wěn)定，因此BC段能較準確描述小車A碰撞前的運動情況，故應用BC段計算A碰撞前的速度，從CD段打點情況看，小車的運動情況還沒穩(wěn)定，而在DE段

8、小車運動穩(wěn)定，故應選DE段計算小車A和B碰撞后的共同速度,兩車碰撞后的質(zhì)量與速度乘積之和為 m1v1m2v2(m1m2)v1(0.400.20)0.695 kgm/s0.417 kgm/s. 答案(1)BCDE(2)0.4200.417 (3)碰前的質(zhì)量與速度乘積之和等于碰后的質(zhì)量與速度乘積之和，即碰撞過程中的不變量為質(zhì)量與速度乘積之和,【典例2】 在光滑的水平面上，動能為E0的鋼球1與靜止鋼球2發(fā)生碰撞，碰后球1反向運動，其動能大小記為E1，球2的動能大小記為E2，則必有() AE1E0 BE1E0 CE2E0 DE2E0 解析根據(jù)碰撞前后動能關(guān)系得E1E2E0，必有E1E0，E2E0.故只

9、有A項對 答案A,對彈性碰撞和非彈性碰撞的理解,【變式2】 現(xiàn)有甲、乙兩滑塊，質(zhì)量分別為3m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向運動，發(fā)生了碰撞已知碰撞后甲滑塊靜止不動，乙滑塊反向運動，且速度大小為2v.那么這次碰撞是() A彈性碰撞 B非彈性碰撞 C完全非彈性碰撞 D條件不足，無法確定,實驗原理：如圖1-1-3所示，質(zhì)量為m1和m2的兩個小球發(fā)生正碰，因小球從斜槽上滾下后做平拋運動，由平拋運動知識可知，只要小球下落的高度相同，在落地前運動的時間就相同，則小球的水平速度若用飛行時間作時間單位，在數(shù)值上就等于小球飛出的水平距離,利用平拋知識探究碰撞中的不變量,圖1-1-3,【典例3】 “探究碰

10、撞中的不變量”時，用下列兩種實驗裝置，通過平拋的知識來測定碰撞時的速度兩個實驗裝置的區(qū)別在于懸掛重垂線的位置不同；圖1-1-4(甲)中設(shè)計有一個支柱(通過調(diào)整，可使用兩球的球心在同一水平線上；上面的小球被碰離開后，支柱立即倒下)，圖1-1-4(乙)中沒有支柱對于圖1-1-4(甲)入射小球和被碰小球做平拋運動的拋出點分別在通過O、O點的豎直線上，重垂線只確定了O點的位置,圖1-1-4,比較這兩個實驗裝置，下列說法正確的是 () A采用圖(甲)的實驗裝置時，需要測出兩小球的直徑 B采用圖(乙)的實驗裝置時，需要測出兩小球的直徑 C為了減小誤差，采用圖(甲)的實驗裝置時，應使斜槽末端水平部分光滑 D為了減小誤差，采用圖(乙)的實驗裝置時，應使斜槽末端水平部分光滑,解析圖甲中，被碰球和入射球做平拋運動的初始位置不同，分別在O的