13動(dòng)量守恒定律在碰撞中的應(yīng)用課件

1、13動(dòng)量守恒定律在碰撞中的應(yīng)用13動(dòng)量守恒定律在碰撞中的應(yīng)用3：滿足規(guī)律：動(dòng)量守恒定律 一：碰撞問(wèn)題1：定義：碰撞是指相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體相遇時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了顯著變化的過(guò)程。物理學(xué)中所說(shuō)的碰撞的含義是相當(dāng)廣泛的，比如兩個(gè)物體的碰撞，子彈射入木塊，系在繩子兩端的物體將松弛的繩子突然拉緊，列車(chē)車(chē)廂的掛接，中子轟擊原子核等都可以視為碰撞。2：特點(diǎn)：在碰撞過(guò)程中內(nèi)力都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)力3：滿足規(guī)律：動(dòng)量守恒定律 一：碰撞問(wèn)題1：定義：碰撞是指相4、關(guān)于碰撞前和碰撞后的含義碰撞前指的是 ，而不是發(fā)生碰撞前的某一時(shí)刻.碰撞后指的是 ，而不是發(fā)生碰撞后的某一時(shí)刻.即將發(fā)生碰撞那一時(shí)刻碰撞剛剛結(jié)束

2、的那一時(shí)刻4、關(guān)于碰撞前和碰撞后的含義即將發(fā)生碰撞那一時(shí)刻碰撞剛剛結(jié)束5：碰撞的類(lèi)型： （1）彈性碰撞兩物體碰撞很短時(shí)間內(nèi)分開(kāi)（不含中間有彈簧的情況），能量（動(dòng)能）無(wú)損失，稱(chēng)為彈性碰撞。碰撞前后機(jī)械能（或總動(dòng)能）守恒和動(dòng)量守恒；特點(diǎn)：5：碰撞的類(lèi)型： （1）彈性碰撞兩物體碰撞很短時(shí)間內(nèi)分開(kāi)（不光滑水平面上，質(zhì)量為m1的小球以速度v1與質(zhì)量為m2的小球發(fā)生彈性正碰。求碰撞后兩球的速度？光滑水平面上，質(zhì)量為m1的小球以速度v1與質(zhì)量為m2的小球發(fā)討論： 1.若 m1 = m2質(zhì)量相等的兩物體彈性碰撞后交換速度2. 若 m1 m2討論： 1.若 m1 = m2質(zhì)量相等的兩物體2. 若 m【例題】如圖

3、所示，質(zhì)量為m21kg的滑塊靜止于光滑的水平面上，以質(zhì)量為m150g的小球以v1100m/s的速率碰到滑塊后又以v280m/s的速率被彈回，求滑塊獲得的速度是多少？ v1m2m1解：取m1和m2系統(tǒng)作為研究對(duì)象，則系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以v1的方向?yàn)檎较?，則根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得： 化解可得： 【例題】如圖所示，質(zhì)量為m21kg的滑塊靜止于光滑的水平面這類(lèi)問(wèn)題能量（動(dòng)能）損失最多，即：碰撞后總機(jī)械能小于碰撞前的總機(jī)械能，但動(dòng)量是守恒。（2）完全非彈性碰撞這類(lèi)問(wèn)題是兩個(gè)物體碰后合為一個(gè)整體，以共同的的速度運(yùn)動(dòng)，這類(lèi)碰撞稱(chēng)為完全非彈性碰撞。特點(diǎn)：這類(lèi)問(wèn)題能量（動(dòng)能）損失最多，即：碰撞后總機(jī)械能小于碰撞前的

4、13動(dòng)量守恒定律在碰撞中的應(yīng)用(3)物理情景可行性原則 因碰撞作用時(shí)間極短，故每一個(gè)參與碰撞的物體受到的沖力很大，使物體的速度發(fā)生驟變而其位置變化極其微小，以致我們認(rèn)為其位置沒(méi)有變化，碰撞完畢后，物體各自以新的動(dòng)量開(kāi)始運(yùn)動(dòng)拓展：若發(fā)生追趕碰撞，則碰后前面物體運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)大于等于后面物體運(yùn)動(dòng)的速度(3)物理情景可行性原則例題在光滑的水平面上,有A B兩球沿同一直線向右運(yùn)動(dòng),(如圖示),已知碰撞前兩球的動(dòng)量分別為PA=12kgm/s , PB=13kgm/s , 碰撞后它們的動(dòng)量變化是PA, PB有可能的是: （ ）A. PA= -3 kgm/s PB=3 kgm/s B. PA =4 kgm/s

5、 PB= - 4 kgm/s C. PA = - 5 kgm/s PB=5 kgm/sD. PA= - 24 kgm/s PB=24 kgm/sPA=12kgm/sPB=13kgm/sA C例題在光滑的水平面上,有A B兩球沿同一直線向右運(yùn)動(dòng),(如圖1.如圖所示，在光滑水平面上質(zhì)量分別為mA=2kg、mB=4kg，速率分別為vA=5m/s。vB=2m/s的A、B兩小球沿同一直線相向運(yùn)動(dòng) （ ）A、它們碰撞前的總動(dòng)量是18kg.m/s,方向水平向右B、它們碰撞后的總動(dòng)量是18kg.m/s,方向水平向左C、它們碰撞前的總動(dòng)量是2kg.m/s,方向水平向右D、它們碰撞后的總動(dòng)量是2kg.m/s,方向

6、水平向左CVBVA左右AB1.如圖所示，在光滑水平面上質(zhì)量分別為mA=2kg、mB=42. 在光滑水平面上有三個(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球以速度v0射向它們，如圖133所示設(shè)碰撞中不損失機(jī)械能，則碰后三個(gè)小球的速度可能是( )圖133Av1v2v3v0 Bv10，v2v3v0 Cv10，v2v3v0 Dv1v20，v3v0解析：選D.由彈性碰撞的規(guī)律可知，當(dāng)兩球質(zhì)量相等時(shí)，碰撞時(shí)兩球交換速度先球1與球2碰，再球2與球3碰，故選D.D2. 在光滑水平面上有三個(gè)完全相同的小球，它們成一條直線，23.質(zhì)量相等A、B兩球在光滑水平桌面上沿同一直線，同一方向運(yùn)動(dòng)，A

7、球的動(dòng)量是7kgm/s，B球的動(dòng)量是5kgm/s，當(dāng)A球追上B球發(fā)生碰撞，則碰撞后兩球的動(dòng)量可能值是（ ）A.pA=6kgm/s, pB=6kgm/s B. pA=3kgm/s, pB=9kgm/sC. pA=2kgm/s, pB=14kgm/sD. pA=4kgm/s, pB=17kgm/sA3.質(zhì)量相等A、B兩球在光滑水平桌面上沿同一直線，同一方向運(yùn)分析:碰撞時(shí)動(dòng)量守恒：可知:A、B、C都滿足.總動(dòng)能不能增加，即經(jīng)計(jì)算得:只有A正確。分析:碰撞時(shí)動(dòng)量守恒：可知:A、B、C都滿足.總動(dòng)能不能增加4.(單選)(2011年高考福建卷)在光滑水平面上，一質(zhì)量為m、速度大小為v的A球與質(zhì)量為2m靜止

8、的B球碰撞后，A球的速度方向與碰撞前相反則碰撞后B球的速度大小可能是()A0.6v B0.4vC0.3v D0.2vAA5.如圖所示，半徑和動(dòng)能都相等的兩個(gè)小球相向而行,甲球質(zhì)量m甲大于乙球質(zhì)量m乙，水平面是光滑的，兩球做對(duì)心碰撞以后的運(yùn)動(dòng)情況可能是下述哪些情況？ A甲球速度為零，乙球速度不為零B兩球速度都不為零C乙球速度為零，甲球速度不為零D兩球都以各自原來(lái)的速率反向運(yùn)動(dòng)AB5.如圖所示，半徑和動(dòng)能都相等的兩個(gè)小球相向而行,甲球質(zhì)量m二：碰撞模型子彈打擊木塊子彈打木塊實(shí)際上是一種完全非彈性碰撞。作為一個(gè)典型，它的特點(diǎn)是：子彈以水平速度射向原來(lái)靜止的木塊，并留在木塊中跟木塊共同運(yùn)動(dòng)。下面從動(dòng)量

9、、能量和牛頓運(yùn)動(dòng)定律等多個(gè)角度來(lái)分析這一過(guò)程。 【例題】 設(shè)質(zhì)量為m的子彈以初速度v0射向靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為M的木塊，并留在木塊中不再射出，子彈鉆入木塊深度為d。求木塊對(duì)子彈的平均阻力的大小和該過(guò)程中木塊前進(jìn)的距離。 二：碰撞模型子彈打擊木塊子彈打木塊實(shí)際上是一種完全非彈性 s2 ds1v0vs2解析：子彈和木塊最后共同運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于完全非彈性碰撞。從動(dòng)量的角度看，子彈射入木塊過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒：從能量的角度看，該過(guò)程系統(tǒng)損失的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能。設(shè)平均阻力大小為f，設(shè)子彈、木塊的位移大小分別為s1、s2，如圖所示，顯然有s1-s2=d對(duì)子彈用動(dòng)能定理： 對(duì)木塊用動(dòng)能定理： 兩式相

10、減得： 解之得： s2 ds1v0vs2解析：子彈和木塊最后共同小結(jié)：這個(gè)式子的物理意義是：fd恰好等于系統(tǒng)動(dòng)能的損失；根據(jù)能量守恒定律，系統(tǒng)動(dòng)能的損失應(yīng)該等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加；可見(jiàn)fd=Q，即兩物體由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)而摩擦產(chǎn)生的熱（機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能），等于摩擦力大小與兩物體相對(duì)滑動(dòng)的路程的乘積。 當(dāng)子彈速度很大時(shí)，可能射穿木塊，這時(shí)末狀態(tài)子彈和木塊的速度大小不再相等，但穿透過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量仍然守恒，系統(tǒng)動(dòng)能損失仍然是EK= f d（這里的d為木塊的厚度），但由于末狀態(tài)子彈和木塊速度不相等，所以不能再用上式計(jì)算EK的大小。小結(jié)：這個(gè)式子的物理意義是：fd恰好等于系統(tǒng)動(dòng)能的損失；根1.運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：子彈對(duì)地在

11、滑動(dòng)摩擦力作用下勻減速直線運(yùn)動(dòng)；木塊在滑動(dòng)摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)。 2.符合的規(guī)律：子彈和木塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒。3.共性特征：一物體在另一物體上，在恒定的阻力作用下相對(duì)運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒，E = f 滑d相對(duì)子彈打木塊的模型 1.運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：子彈對(duì)地在滑動(dòng)摩擦力作用下勻減速直線運(yùn)動(dòng)；木塊【例題】子彈以一定的初速度射入放在光滑水平面上的木塊中，并共同運(yùn)動(dòng)下列說(shuō)法中正確的是：( )A、子彈克服阻力做的功等于木塊動(dòng)能的增加與摩 擦生的熱的總和B、木塊對(duì)子彈做功的絕對(duì)值等于子彈對(duì)木塊做的功C、木塊對(duì)子彈的沖量大小等于子彈對(duì)木塊的沖量D、系統(tǒng)損失的機(jī)械能等于子彈損失的動(dòng)能和

12、子彈 對(duì)木塊所做的功的差A(yù)CD【例題】子彈以一定的初速度射入放在光滑水平面上的木塊中，并共【例題】 如圖所示，質(zhì)量為M =2kg的小車(chē)放在光滑水平面上，在小車(chē)右端放一質(zhì)量為m=1kg 的物塊。兩者間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.1，使物塊以v1=0.4m/s 的水平速度向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使小車(chē)以v2=0.8m/s 的初速度水平向右運(yùn)動(dòng)， （取g= 10m/s2）求：（1）物塊和小車(chē)相對(duì)靜止時(shí)，物塊和小車(chē)的速度大小和方向 （2）為使物塊不從小車(chē)上滑下，小車(chē)的長(zhǎng)度L至少多大？Mmv1v2解：（1）木塊先向左勻減速運(yùn)動(dòng)到0，再勻加速運(yùn)動(dòng)到共同速度VMmV1MmVV由動(dòng)量守恒定律 (m+M)V=Mv2-mv1V=0.4m/s（2）由能量守恒定律mgL=1/2Mv22+ 1/2mv12 - 1/2(m+M)V2L=0.48m【例題】 如圖所示，質(zhì)量為M =2kg的小車(chē)放在光滑水平面上質(zhì)量為M的物塊A靜止在離地面高h(yuǎn)的水平桌面的邊緣，質(zhì)量為m的物塊B沿桌面向A運(yùn)動(dòng)并以速度v0與A發(fā)生正碰（碰撞時(shí)間極