高二物理人教版選修3-5課件：第十六章 5 碰撞

1、第十六章動(dòng)量守恒定律目標(biāo)定位1.理解彈性碰撞、非彈性碰撞，正碰(對心碰撞)和斜碰(非對心碰撞).2.會應(yīng)用動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)綜合分析、解決一維碰撞問題.3.知道散射和中子的發(fā)現(xiàn)過程，體會理論對實(shí)踐的指導(dǎo)作用，進(jìn)一步了解動(dòng)量守恒定律的普適性學(xué)案5碰撞知識探究自我檢測圖1中大家正在玩一種游戲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？答案質(zhì)量相等的兩物體發(fā)生彈性正碰，碰后二者交換速度一、彈性碰撞知識探究 問題設(shè)計(jì)圖1圖1要點(diǎn)提

2、煉1碰撞特點(diǎn)：碰撞時(shí)間非常短；碰撞過程中內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，系統(tǒng)所受外力可以忽略不計(jì)；可認(rèn)為碰撞前后物體處于同一位置2彈性碰撞：如果碰撞過程中機(jī)械能守恒，這樣的碰撞叫做彈性碰撞在這個(gè)過程中滿足兩個(gè)守恒(1)動(dòng)量守恒：m1v1m2v2m1v1m2v2(1)若m1m2的兩球發(fā)生彈性正碰，v10，v20，則碰后v1 ，v2 ，即二者碰后交換速度0v1(2)若m1m2，v10，v20，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(3)若m1m2，v10，v20，則二者彈性正碰后，v1，v20.表明m1被反向以 彈回，而m2仍靜止v12v1-v1原速率4如果兩個(gè)相互作用的物

3、體，滿足動(dòng)量守恒的條件，且相互作用過程初、末狀態(tài)的不變，廣義上也可以看成是彈性碰撞總機(jī)械能二、非彈性碰撞如圖2所示，鋼球A、B包上橡皮泥，讓A與靜止的B相碰，兩鋼球質(zhì)量相等碰撞后有什么現(xiàn)象？碰撞過程中機(jī)械能守恒嗎？ 問題設(shè)計(jì)圖2答案碰撞后兩球粘在一起，擺起高度減小設(shè)碰后兩球粘在一起的速度為v.即碰撞過程中機(jī)械能不守恒1非彈性碰撞：如果碰撞過程中機(jī)械能不守恒，這樣的碰撞叫做非彈性碰撞在這個(gè)過程中：(1)動(dòng)量守恒：m1v1m2v2(2)機(jī)械能減少，損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為|Ek|Ek初Ek末Q要點(diǎn)提煉m1v1m2v2內(nèi)能2完全非彈性碰撞(1)動(dòng)量守恒：m1v1m2v2(m1m2)v共(2)碰撞中機(jī)械能損

4、失最多三、碰撞滿足的條件1動(dòng)量：p1p2p1p2.守恒不增加3速度要符合情景：碰撞后，原來在前面的物體的速度原來在后面的物體的速度，即v前v后，否則碰撞不會結(jié)束大于或等于四、對心碰撞和非對心碰撞散射1對心碰撞：碰撞前后，兩個(gè)物體的速度都沿同一條直線上，動(dòng)量 (填“守恒”或“不守恒”)，也叫正碰2非對心碰撞：碰撞前后，兩個(gè)物體的速度都不與原來的速度在同一條直線上守恒3散射(1)定義：微觀粒子相互接近時(shí)并不像宏觀物體那樣“接觸”，因此微觀粒子的碰撞又叫做散射(2)散射方向：由于粒子與物質(zhì)微粒發(fā)生對心碰撞的概率很小，所以多數(shù)粒子在碰撞后飛向四面八方(3)發(fā)生散射時(shí)仍遵循動(dòng)量守恒定律典例精析例1在光滑

5、的水平面上，質(zhì)量為m1的小球A以速率v0向右運(yùn)動(dòng)在小球的前方O點(diǎn)處有一質(zhì)量為m2的小球B處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖3所示小球A與小球B發(fā)生正碰后小球A、B均向右運(yùn)動(dòng)小球B被在Q點(diǎn)處的墻壁彈回后與小球A在P點(diǎn)相遇，PQ1.5PO.假設(shè)小球間的碰撞及小球與墻壁之間的碰撞都是彈性碰撞，求兩小球質(zhì)量之比m1/m2.一、彈性碰撞模型及拓展分析圖1解析從兩小球碰撞后到它們再次相遇，小球A和B的速度大小保持不變，根據(jù)它們通過的路程，可知小球B和小球A在碰撞后的速度大小之比為41兩球碰撞過程為彈性碰撞，有：m1v0m1v1m2v2答案2圖4A小球以后將向左做平拋運(yùn)動(dòng)B小球?qū)⒆鲎杂陕潴w運(yùn)動(dòng)解析小球上升到最高點(diǎn)時(shí)與小車相

6、對靜止，有相同的速度v，由動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律有：Mv02Mv從小球滾上到滾下并離開小車，系統(tǒng)在水平方向上的動(dòng)量守恒，由于無摩擦力做功，機(jī)械能守恒，此過程類似于彈性碰撞，作用后兩者交換速度，即小球速度變?yōu)榱?，開始做自由落體運(yùn)動(dòng)，故B、C對，A錯(cuò)答案BC例3如圖5所示，在水平光滑直導(dǎo)軌上，靜止著三個(gè)質(zhì)量均為m1 kg的相同小球A、B、C，現(xiàn)讓A球以v02 m/s的速度向著B球運(yùn)動(dòng)，A、B兩球碰撞后粘合在一起，兩球繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)并跟C球碰撞，C球的最終速度vC1 m/s.求：二、非彈性碰撞模型分析圖5(1)A、B兩球跟C球相碰前的共同速度多大？解析以v0的方向?yàn)檎较?，A、B相碰滿足動(dòng)量守恒

7、：mv02mv1解得A、B兩球跟C球相碰前的速度：v11 m/s.答案1 m/s(2)兩次碰撞過程中一共損失了多少動(dòng)能？解析 A、B兩球與C碰撞，以vC的方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律得：2mv1mvC2mv2解得兩球碰后的速度：v20.5 m/s，兩次碰撞損失的動(dòng)能：答案1.25 J例4質(zhì)量為m、速度為v的A球跟質(zhì)量為3m、靜止的B球發(fā)生正碰碰撞可能是彈性的，也可能是非彈性的，因此，碰撞后B球的速度允許有不同的值請你論證：碰撞后B球的速度可能是以下值中的()A0.6v B0.4vC0.2v D0.1v三、碰撞滿足的條件解析若發(fā)生彈性碰撞，設(shè)碰后A的速度為v1，B的速度為v2，以A的初速度方向?yàn)?/p>

8、正方向，由動(dòng)量守恒定律：mvmv13mv2若碰撞過程中損失機(jī)械能最大，則碰后兩者速度相同，設(shè)為v，由動(dòng)量守恒定律：mv(m3m)v因此選B.答案B課堂要點(diǎn)小結(jié)自我檢測1(碰撞滿足的條件)A、B兩個(gè)質(zhì)量相等的球在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運(yùn)動(dòng)，A球的動(dòng)量是7 kgm/s，B球的動(dòng)量是5 kgm/s，A球追上B球發(fā)生碰撞，則碰撞后A、B兩球的動(dòng)量可能值是()ApA8 kgm/s，pB4 kgm/sBpA6 kgm/s，pB6 kgm/sCpA5 kgm/s，pB7 kgm/sDpA2 kgm/s，pB14 kgm/s解析從動(dòng)量守恒的角度分析，四個(gè)選項(xiàng)都正確；從能量角度分析，A、B碰撞過程中沒

9、有其他形式的能量轉(zhuǎn)化為它們的動(dòng)能，所以碰撞后它們的總動(dòng)能不能增加碰前B在前，A在后，碰后如果二者同向，一定仍是B在前，A在后，A不可能超越B，所以碰后A的速度應(yīng)小于B的速度A選項(xiàng)中，顯然碰后A的速度大于B的速度，這是不符合實(shí)際情況的，所以A錯(cuò)答案BC2(彈性碰撞模型分析)在光滑的水平面上有三個(gè)完全相同的小球，它們成一條直線，2、3小球靜止，并靠在一起，1小球以速度v0射向它們，如圖6所示設(shè)碰撞中不損失機(jī)械能，則碰后三個(gè)小球的速度可能值是()圖6解析兩個(gè)質(zhì)量相等的小球發(fā)生彈性正碰，碰撞過程中動(dòng)量守恒，動(dòng)能守恒，碰撞后將交換速度，故D項(xiàng)正確答案D3(非彈性碰撞模型分析)質(zhì)量分別為300 g和200 g的兩個(gè)物體在無摩擦的水平面上相向運(yùn)動(dòng)，速度分別為50 cm/s和100 cm/s.(1)如果兩物體碰撞并粘合在一起，求它們共同的速度大小及碰撞后損失的動(dòng)能解析令v150 cm/s0.5 m/s，v2100 cm/s1 m/s，設(shè)兩物體碰撞后粘合在一起的共同速度為v，由動(dòng)量守恒定律得m1v1m2v