《浙江专版2023_2024学年新教材高中物理第1章动量守恒定律5弹性碰撞和非弹性碰撞课件新人教版选择性必修第一册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江专版2023_2024学年新教材高中物理第1章动量守恒定律5弹性碰撞和非弹性碰撞课件新人教版选择性必修第一册（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5弹性碰撞和非弹性碰撞弹性碰撞和非弹性碰撞课前前基基础认知知课堂堂重重难突破突破素养素养目目标定位定位随随 堂堂 训 练素养目标定位目目 标标 素素 养养1.知道弹性碰撞、非弹性碰撞的特点知道弹性碰撞、非弹性碰撞的特点,了解正碰了解正碰(对心碰撞对心碰撞),形形成正确的物理观念。成正确的物理观念。2.会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题,培培养分析解答实际问题的能力。养分析解答实际问题的能力。知知 识识 概概 览览课前基础认知一、弹性碰撞和非弹性碰撞一、弹性碰撞和非弹性碰撞1.弹性碰撞弹性碰撞:如果系统在碰撞前后如果系统在碰撞前后动能
2、动能不变不变,这类碰撞叫作弹这类碰撞叫作弹性碰撞。性碰撞。2.非弹性碰撞非弹性碰撞:如果系统在碰撞前后动能如果系统在碰撞前后动能减少减少,这类碰撞叫作这类碰撞叫作非弹性碰撞。非弹性碰撞。微判断微判断1.发生碰撞的两个物体发生碰撞的两个物体,动量是守恒的。动量是守恒的。()2.发生碰撞的两个物体发生碰撞的两个物体,机械能是守恒的。机械能是守恒的。()3.碰撞后碰撞后,两个物体粘在一起两个物体粘在一起,动量是守恒的动量是守恒的,但机械能损失但机械能损失是最大的。是最大的。()4.在空中爆炸的炮弹由于受到重力作用在空中爆炸的炮弹由于受到重力作用,动量不守恒。动量不守恒。()微微训练 下列下列关于碰撞
3、的理解正确的是关于碰撞的理解正确的是()A.碰撞是指相对运动的物体相遇时碰撞是指相对运动的物体相遇时,在极短时间内它们的运在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程动状态发生了显著变化的过程B.在碰撞现象中在碰撞现象中,内力一般都远大于外力内力一般都远大于外力,所以可以认为碰撞所以可以认为碰撞时系统的机械能守恒时系统的机械能守恒C.如果碰撞过程中机械能守恒如果碰撞过程中机械能守恒,这样的碰撞叫非弹性碰撞这样的碰撞叫非弹性碰撞D.微观粒子的相互作用由于不发生直接接触微观粒子的相互作用由于不发生直接接触,所以不能称其所以不能称其为碰撞为碰撞答案答案:A解析解析:碰撞碰撞是十分普遍的现象是十分普
4、遍的现象,它是相对运动的物体相遇时它是相对运动的物体相遇时发生的一种现象发生的一种现象,内力一般远大于外力内力一般远大于外力,动量守恒动量守恒,选项选项A正确正确,B错误。如果碰撞中机械能守恒错误。如果碰撞中机械能守恒,就叫弹性碰撞就叫弹性碰撞,选项选项C错误。错误。微观粒子的相互作用同样具有短时间内发生强大内力作用的微观粒子的相互作用同样具有短时间内发生强大内力作用的特点特点,所以仍然是碰撞所以仍然是碰撞,选项选项D错误。错误。二、弹性碰撞的实例分析二、弹性碰撞的实例分析质质量量为为m1的物体的物体A以速度以速度v1与原来静止的质量为与原来静止的质量为m2的物体的物体B发生弹性正碰发生弹性正
5、碰,则两个物体碰撞后的速度分别为则两个物体碰撞后的速度分别为1.若若m1=m2,则则v1=0,v2=v1,即两者碰后交换速度。即两者碰后交换速度。2.若若m1m2,则则v1=v1,v2=2v1。这表示碰撞后。这表示碰撞后,物体物体A的速度的速度几乎没有改变几乎没有改变,而物体而物体B以以2v1的速度被撞出去。的速度被撞出去。3.若若m1m2,则则v1=-v1,v2=0。这表示碰撞以后。这表示碰撞以后,物体物体A被弹了被弹了回去回去,以原来的速率向反方向运动以原来的速率向反方向运动,而物体而物体B仍然静止。仍然静止。课堂重难突破一一 弹性碰撞性碰撞重难归纳1.弹性碰撞弹性碰撞:发生在产生弹性形变
6、的物体间发生在产生弹性形变的物体间,一般都满足动量一般都满足动量守恒和机械能守恒。守恒和机械能守恒。(1)动量守恒动量守恒:m1v1+m2v2=m1v1+m2v2。3.弹性碰撞模型特例弹性碰撞模型特例:两质量分别为两质量分别为m1、m2的小球发生弹性的小球发生弹性正碰正碰,v10,v2=0,则碰后两球速度分别为则碰后两球速度分别为4.判断碰撞类问题是否合理的三个依据。判断碰撞类问题是否合理的三个依据。(1)系统动量守恒系统动量守恒,即即p1+p2=p1+p2。(2)系统动能不增加系统动能不增加,即即Ek1+Ek2Ek1+Ek2或或(3)速度要符合情境。速度要符合情境。如果碰前两物体同向运动如果
7、碰前两物体同向运动,则后面物体的速度必大于前面则后面物体的速度必大于前面物体的速度物体的速度,即即v后后v前前,否则无法实现碰撞。否则无法实现碰撞。如果碰前两物体同向运动如果碰前两物体同向运动,则碰撞后则碰撞后,原来在前的物体的原来在前的物体的速度一定增大速度一定增大,若碰后两物体依旧同向运动若碰后两物体依旧同向运动,则原来在前的物则原来在前的物体的速度大于或等于原来在后的物体的速度。即体的速度大于或等于原来在后的物体的速度。即v前前v后后,否否则碰撞没有结束。则碰撞没有结束。如果碰前两物体是相向运动如果碰前两物体是相向运动,则碰后则碰后,两物体的运动方向两物体的运动方向不可能都不改变不可能都
8、不改变,除非两物体碰撞后速度均为零。除非两物体碰撞后速度均为零。如图所示如图所示,光滑水平面上并排静止着小球光滑水平面上并排静止着小球2、3、4,小球小球1以以速度速度v0射来射来,已知四个小球完全相同已知四个小球完全相同,小球间发生弹性碰撞小球间发生弹性碰撞,则则碰撞后各小球的运动情况如何碰撞后各小球的运动情况如何?提示提示:小球小球1与小球与小球2碰撞后交换速度碰撞后交换速度,小球小球2与小球与小球3碰撞后碰撞后交换速度交换速度,小球小球3与小球与小球4碰撞后交换速度碰撞后交换速度,最终小球最终小球1、2、3静静止止,小球小球4以速度以速度v0运动。运动。在在光滑的水平面上光滑的水平面上,
9、质量为质量为m1的小球的小球A以速率以速率v0向右运动向右运动,在在小球小球A的前方的前方O点有一质量为点有一质量为m2的小球的小球B处于静止状态处于静止状态,如图如图所示所示,小球小球A与小球与小球B发生正碰后小球发生正碰后小球A、B均向右运动均向右运动;小球小球B被被Q处的墙壁弹回后与小球处的墙壁弹回后与小球A在在P点相遇点相遇,lPQ=1.5lPO,假设小球假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的,求两小球质求两小球质量之量之比比 。答案答案:2 典例剖析解析解析:从两小球碰撞后到它们再次相遇从两小球碰撞后到它们再次相遇,小球小球A和和B的
10、速度大的速度大小保持不变小保持不变,根据它们通过的路程根据它们通过的路程,可知小球可知小球B和小球和小球A在碰撞在碰撞后的速度大小之比后的速度大小之比v2 v1=4 1,在碰撞过程中动量守恒在碰撞过程中动量守恒,碰撞前碰撞前后动能相等后动能相等,满足满足m1v0=m1v1+m2v2规律总结规律总结处理处理碰撞问题的碰撞问题的思路思路1.对一个给定的碰撞对一个给定的碰撞,首先要看动量是否守恒首先要看动量是否守恒,其次再看总机其次再看总机械能是否增加。械能是否增加。2.一个符合实际的碰撞一个符合实际的碰撞,除动量守恒外还要满足能量守恒除动量守恒外还要满足能量守恒,同同时注意碰后的速度关系时注意碰后
11、的速度关系。学以致用两球两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,mA=1 kg,mB=2 kg,vA=6 m/s,vB=2 m/s。当。当A追上追上B并发生碰并发生碰撞后撞后,两球速度的可能值是两球速度的可能值是()A.vA=5 m/s,vB=2.5 m/sB.vA=2 m/s,vB=4 m/sC.vA=-4 m/s,vB=7 m/sD.vA=7 m/s,vB=1.5 m/s答案答案:B解析解析:虽然题中四个选项均满足动量守恒定律虽然题中四个选项均满足动量守恒定律,但选项但选项A、D中中,碰后碰后A的速度的速度vA大于大于B的速度的速度vB,必然
12、要发生第二次碰撞必然要发生第二次碰撞,不符合实际不符合实际;选项选项C中中,两球碰后的总两球碰后的总动能动能 ,大于碰前的总动能大于碰前的总动能Ek=22 J,违背违背了能量守恒定律了能量守恒定律;而选项而选项B既符合实际情况既符合实际情况,也不违背能量守也不违背能量守恒定律恒定律,故选项故选项B正确。正确。二二 非非弹性碰撞性碰撞重难归纳1.非弹性碰撞的特点。非弹性碰撞的特点。(1)动量守恒动量守恒:m1v1+m2v2=m1v1+m2v2。(2)机械能减少机械能减少,损失的机械能转化为内能损失的机械能转化为内能,满足满足2.非弹性碰撞的特例非弹性碰撞的特例完全非弹性碰撞。完全非弹性碰撞。(1
13、)情景情景:在光滑水平面上在光滑水平面上,两个物体相碰后粘在一起两个物体相碰后粘在一起,以某一以某一共同速度一直运动下去。共同速度一直运动下去。(2)规律规律:碰撞前后两物体满足如下规律。碰撞前后两物体满足如下规律。动量守恒动量守恒:m1v1+m2v2=(m1+m2)v共共。碰撞中能量损失最多碰撞中能量损失最多:3.三类三类“碰撞碰撞”模型。模型。(1)子弹击打木块模型子弹击打木块模型:如图所示如图所示,质量为质量为m的子弹以速度的子弹以速度v0射射中放在光滑水平面上的木块中放在光滑水平面上的木块B,当子弹相对于木块静止不动时当子弹相对于木块静止不动时,子弹射入木块的深度最大子弹射入木块的深度
14、最大,二者速度相等。此过程系统动量二者速度相等。此过程系统动量守恒守恒,动能减少动能减少,减少的动能转化为内能。减少的动能转化为内能。(2)连接体模型连接体模型:如图所示如图所示,光滑水平面上的光滑水平面上的A物体以速度物体以速度v0去去撞击静止的撞击静止的B物体物体,A、B两物体相距最近时两物体相距最近时,两物体速度相等两物体速度相等,此时弹簧最短此时弹簧最短,其压缩量最大。此过程系统的动量守恒其压缩量最大。此过程系统的动量守恒,动能动能减少减少,减少的动能转化为弹簧的弹性势能。减少的动能转化为弹簧的弹性势能。(3)板块模型板块模型:如图所示如图所示,物块物块A以速度以速度v0在光滑的水平面
15、上的在光滑的水平面上的木板木板B上滑行上滑行,当当A相对相对B滑行的距离最远时滑行的距离最远时,A、B相对静止相对静止,A、B的速度相等。此过程系统的动量守恒的速度相等。此过程系统的动量守恒,动能减少动能减少,减少的减少的动能转化为内能。动能转化为内能。如图所示如图所示,物体物体A和和B放在光滑的水平面上放在光滑的水平面上,A、B之间用一轻之间用一轻绳连接绳连接,开始时绳是松弛的开始时绳是松弛的,现突然给现突然给A以水平向右的初速度以水平向右的初速度v0。(作用过程绳未断作用过程绳未断)探讨探讨1:物体物体A和和B组成的系统动量是否守恒组成的系统动量是否守恒?机械能是否守机械能是否守恒恒?提示
16、提示:动量守恒动量守恒,机械能不守恒。机械能不守恒。探讨探讨2:上述物体上述物体A和和B之间的作用过程可以视为哪一类碰撞之间的作用过程可以视为哪一类碰撞?提示提示:完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞。典例剖析如如图所示图所示,位于光滑水平桌面上的小滑块位于光滑水平桌面上的小滑块P和和Q都可视为质都可视为质点点,质量相等。质量相等。Q与轻质弹簧相连。设与轻质弹簧相连。设Q静止静止,P以某一初速度以某一初速度向向Q运动并与弹簧发生碰撞。在整个碰撞过程中运动并与弹簧发生碰撞。在整个碰撞过程中,弹簧具有的弹簧具有的最大弹性势能等于最大弹性势能等于()答案答案:B 规律总结规律总结求解求解碰撞问题常用的三种碰撞问题常用的三种方法方法1.解析法解析法:碰撞过程碰撞过程,若从动量角度看若从动量角度看,系统的动量守恒系统的动量守恒;若从能若从能量角度分析量角度分析,系统的动能在碰撞过程中不会增加系统的动能在碰撞过程中不会增加;从物理过程从物理过程考虑考虑,题述的物理情境应符合实际情况题述的物理情境应符合实际情况,这是用解析法处理问这是用解析法处理问题应遵循的原则。题应遵循的原则。2.临界法临界法:相互作用的
