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1、16.4碰撞 一、历史上对碰撞物体的研究 n最早发表有关碰撞问题研究成果的是布 拉格大学校长、物理学教授马尔西（ M.Marci,15951667），他在1639年 发表的运动的比例中得出一些碰撞 的结论。随后著名的物理学家如伽利略 、马略特、牛顿、笛卡尔、惠更斯等都 先后进行了一系列的实验总结出碰撞规 律，为动量守恒定律的建立奠定了基础 。 二、生活中的各种碰撞现象 打 台 球 二、生活中的各种碰撞现象 撞车 二、生活中的各种碰撞现象 打 桩 机 打 桩 二、生活中的各种碰撞现象 钉 钉 子 二、生活中的各种碰撞现象 飞 鸟 撞 飞 机 二、生活中的各种碰撞现象 打 网 球 二、生活中的各种
2、碰撞现象 拳 击 (一)碰撞的共性与个性 共性: 作用力变化快 有些碰撞碰后分开，有些碰撞碰后粘在一起； 相互作用时间短 作用力峰值大系统动量守恒 个性: 有些碰撞沿一条直线，有些碰不在一条直线上； 有些碰撞过程可能机械能守恒，有些过程机械 能可能不守恒 【方案1】 实验测量，间接验证 2 1 vv0 1h1v0 mv02/2 2h2v 2mv2/2 【设问1】如何探寻两球碰 撞前后有无机械能损失？ 看两次摆角是否相同 由动量守恒定律： 碰撞前系统总动能： 碰撞后系统总动能： 碰撞过程中有机械能损失 【方案2】 ：理论论证 vv0 m2mm 分类方式之一：从能量变化方面分类 (二)碰撞的分类
3、碰撞过程中机械能守恒 碰撞过程中机械能不守恒 碰撞后两物粘合在一起， 以共同速度运动 1、弹性碰撞： 2、非弹性碰撞： 3、完全非弹性碰撞： 机械能损失最大! 【讨论问题一】 一维弹性碰撞的碰后速度的确定 v1 v1/ m1 v2/ m2m1m2 【拓展与应用】 【例1】“瑞士天王”费德勒在一次比赛中 ，面对迎面飞来的速度为60km/h的网球，挥 动球拍以70km/h的速度击球，打出一记“平 击球”，试估算此次击球的球速。 解:网球拍与网球碰撞为完全弹性,球拍质量远大于球质量 碰前球、拍接近速度 60km/h+70km/h=130km/h 碰后球、拍分离速度亦为 130km/h 击球后球拍速度
4、不变,故球速为130km/h+70km/h =200km/h 【讨论问题二】 碰撞过程中能量与形变量的演变碰撞过程的“慢镜头 ” v1 v共 弹性碰撞 非弹性碰撞 完全非弹性碰撞 【例2】质量为m速度为v的A球，跟质量为3m的静 止B球发生正碰，碰撞可能是弹性，也可能非弹 性，碰后B球的速度可能是以下值吗？ （A）0.6v (B)0.4v (C)0.2v 解：B球速度的最小值发生在完全非弹性碰撞情形 由动量守恒： B球速度的最大值发生在弹性碰撞时 ： 所以，只有0.4v是速度可能值 分类方式之二：从碰撞速度方向分类 1、对心碰撞正碰： 2、非对心碰撞斜碰： 碰前运动速度与两球心连线处于同一直线
5、上 碰前运动速度与两球心连线不在同一直线上 1、动量制约 2、动能制约 3、运动制约 (三)碰撞规律总结 【例3】在光滑水平面上，动能为E0、动量的大小为P0的 小钢球1与静止的小钢球2发生碰撞，碰撞前后球1的运动 方向相反，将碰撞后球1的动能和动量的大小分别记为E1 、P1，球2的动能和动量的大小分别记为E2、P2，则必有： A、E1P0 参考答案 : DAB 守恒 不增 合理 (四)微观世界碰撞现象拾零 1、中子的发现：1932年查德威克(英国 ) (四)微观世界碰撞现象拾零 2、中子减速剂：石墨、重水 (四)微观世界碰撞现象拾零 3、验证汞原子能量量子化 的经典实验弗兰克 赫兹实验（1914年） 通过电子与汞原子核碰 撞的能量传递，证实了原子 能量处于分立的不连续状态 (四)微观世界碰撞现象拾零 4、粒子加速器 基本知识点 弹性碰撞动量、机械能守恒 非弹性碰撞动量守恒、机械能有损失 完全非弹性碰撞动量守恒、机械能损失最大 基本思想方法 猜想 推论 小结： 对心碰撞（正碰）碰撞前后速度沿球心连线 非对心碰撞（斜碰）碰撞前后速度不共线 验证
