高中第五节 弹性碰撞与非弹性碰撞教课ppt课件

这是一份高中第五节 弹性碰撞与非弹性碰撞教课ppt课件，共40页。PPT课件主要包含了内容索引，课前篇自主预习，课堂篇探究学习，必备知识，自我检测，答案A，情境探究，知识归纳，碰撞的三个特点，外力的冲量可忽略等内容，欢迎下载使用。

1.通过学习理解弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞.(物理观念)2.通过实例分析,会应用动量、能量的观点解决一维碰撞问题.(科学思维)
一、碰撞1.定义:碰撞是指两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产生非常大的相互作用.
2.分类(1)弹性碰撞:若两球碰撞后,它们的形变能完全恢复,则没有机械能损失,碰撞前后两小球构成的系统机械能相等;(2)非弹性碰撞:若两球碰撞后,它们的形变不能完全恢复原状,这时将有一部分机械能转化为其他形式的能量,碰撞前后系统的机械能不再相等;(3)完全非弹性碰撞:若两球碰撞后,它们完全不反弹而粘在一起,这时机械能损失最大.
想一想两小球发生对心碰撞,碰撞过程中,两球的机械能守恒吗?提示 两球发生对心碰撞,动量是守恒的,但机械能不一定守恒,只有发生弹性碰撞时,机械能才守恒.
二、弹性碰撞的实例分析1.两质量分别为m1、m2的小球发生弹性正碰,v1≠0,v2=0,则碰撞过程遵从动量守恒定律,有m1v1= m1v1'+m2v2' .
2.若m1=m2的两球发生弹性正碰,v1≠0,v2=0,则v1'= 0 ,v2'= v1 ,即两者碰后交换速度.
想一想如图所示,光滑水平面上并排静止着小球2、3、4,小球1以速度v0向右运动过来,已知四个小球完全相同,小球间发生弹性碰撞,则碰撞后各小球的运动情况如何?
提示 小球1与小球2碰撞后交换速度,小球2与小球3碰撞后交换速度,小球3与小球4碰撞后交换速度,最终小球1、2、3静止,小球4以速度v0向右运动.
1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因.(1)发生碰撞的两个物体的运动方向一定都发生变化.(　　)答案 ×解析 碰后两个物体有可能都向前运动.(2)发生碰撞的两个物体,总的机械能有可能增加.(　　)答案 ×解析 碰后两个物体的总机械能一定不增加.
(3)碰撞后,两个物体粘在一起,动量是守恒的,但机械能损失是最大的.(　　)答案 √(4)两球发生弹性正碰时,两者碰后交换速度.(　　)答案 ×解析 只有质量相等的两个物体发生弹性正碰,才发生速度交换.
2.现有质量分别为3m和m的甲、乙两滑块,以相同的速率v在光滑水平面上相向运动,发生了碰撞.已知碰撞后,甲滑块静止不动,那么这次碰撞是(　　)A.弹性碰撞 B.非弹性碰撞C.完全非弹性碰撞D.条件不足,无法确定
解析 由动量守恒定律得3mv-mv=0+mv',所以v'=2v.碰前总动能
3.质量分别是m1=1 kg、m2=2 kg的甲、乙两铁球,在光滑水平面上沿同一直线运动,速度分别是v1=6 m/s、v2=2 m/s.甲追上乙发生正碰后两物体的速度有可能是(　　)A.v1'=7 m/s,v2'=1.5 m/sB.v1'=2 m/s,v2'=4 m/sC.v1'=3.5 m/s,v2'=3 m/sD.v1'=4 m/s,v2'=3 m/s
答案 B解析 选项A和B均满足动量守恒条件,但选项A碰后总动能大于碰前总动能,选项A错误,B正确;选项C不满足动量守恒条件,C错误;选项D满足动量守恒条件,且碰后总动能小于碰前总动能,但碰后甲球速度大于乙球速度,不合理,选项D错误.
打台球时,质量相等的母球与目标球发生碰撞,两个球一定交换速度吗?
要点提示 不一定.只有质量相等的两个物体发生一维弹性碰撞时,系统的总动量守恒,总动能守恒,才会交换速度,否则不会交换速度.
(1)时间特点:碰撞现象中,相互作用的时间极短,相对物体运动的全过程可忽略不计.(2)相互作用力特点:在碰撞过程中,系统的内力远大于外力.(3)位移特点:碰撞过程中,由于物体的速度在极短的时间内发生突变,物体发生的位移极小,可认为碰撞前后物体处于同一位置.
要点笔记物理学里所研究的碰撞包括的范围很广,只要通过短时间作用,物体的动量发生了明显的变化,都可视为碰撞.例如:两个小球的撞击,子弹射入木块,系在绳子两端的物体将松弛的绳子突然拉直,铁锤打击钉子,列车车厢的挂接,中子轰击原子核等均可视为碰撞问题.需注意的是必须将发生碰撞的双方(如两小球、子弹和木块、铁锤和钉子、中子和原子核等)包括在同一个系统中,才能对该系统应用动量守恒定律.
例1(2021福建莆田高二期末)汽车A和汽车B静止在水平地面上,某时刻汽车A开始倒车,结果撞到了停在它正后方的汽车B,汽车B上装有智能记录仪,能够测量并记录汽车B前面的物体相对于汽车B自身的速度.在本次碰撞中,如果汽车B的智能记录仪测得碰撞前瞬间汽车A的速度大小为v0,已知汽车A的质量是汽车B质量的2倍,碰撞过程可视为弹性碰撞,则碰后瞬间汽车A相对于地面的速度大小为(　　)
解析 两汽车发生弹性碰撞,碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒,设碰撞后A、B的速度分别为v1、v2,以碰撞前A的速度方向为正方向,设B的质量为m,则A的质量为2m,由动量守恒定律,有2mv0=2mv1+mv2,由机械能守恒定律,
解题感悟碰撞问题的两点提醒(1)当遇到两物体发生碰撞的问题,首先想到利用动量守恒定律.(2)判断碰撞的种类就是看碰撞前后的机械能变化情况.
变式训练1(2021山东临沂高二期末)为了模拟宇宙大爆炸的情况,科学家们使两个带正电的重离子被加速后,沿同一条直线相向运动而发生猛烈碰撞.若要使碰撞前的动能尽可能多地转化为内能,应设法使离子在碰撞前的瞬间具有(　　)A.大小相同的动量B.相同的质量C.相同的动能 D.相同的速率
答案 A解析 碰撞后要使尽可能多的动能转化为内能,也就是在碰撞过程中损失的机械能尽可能多,在完全非弹性碰撞中,碰撞后两粒子粘在一起时,粒子损失的机械能最多.由碰撞过程中遵循动量守恒定律可知,碰撞前系统的总动量为零,则碰撞后系统的总动量亦为零,所以本题关键是设法使这两个重离子在碰撞前瞬间具有大小相等方向相反的动量,这样可以保证碰撞后粒子的动能最小,从而使更多的动能转化为内能.故选A.
甲、乙两铁球质量分别是m1=1 kg、m2=2 kg,在光滑平面上沿同一直线运动,速度分别是v1=6 m/s、v2=2 m/s.甲追上乙发生正碰后两物体的速度有没有可能是v1'=-4 m/s、v2'=7 m/s或v1'=4 m/s、v2'=3 m/s?
要点提示 不可能.两种情况都满足动量守恒,但第一种情况总的动能增加了,而碰撞不是爆炸,动能不可能增加;第二种情况撞完后,甲球的速度大于被撞的乙球的速度,这也不可能.
碰撞问题遵循的三个原则(1)系统动量守恒:即p1+p2=p1'+p2'.
①碰前两物体同向,则v后>v前,碰后,原来在前面的物体速度一定增大,且v前'≥v后'.②两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不可能都不改变.
要点笔记根据碰撞的相互作用特点,两物体如果发生一般的非弹性碰撞,碰后被碰物体的速度一定大于两物体发生完全非弹性碰撞的速度,小于两物体发生弹性碰撞的速度.
例2(多选)如图所示,在光滑的水平面上,有A、B两个小球,A球动量为10 kg·m/s,B球动量为12 kg·m/s,A球追上B球并相碰,碰撞后,A球动量变为8 kg·m/s,方向没变,则A、B两球质量的比值可能为(　　)A.0.5
变式训练2(多选)(2021江苏期末)在光滑水平面上,质量为m、速度大小为v的A球跟质量为3m静止的B球发生正碰,则碰撞后B球的速度大小可能是(　　)
1.(多选)在两个物体碰撞前后,下列说法可以成立的是(　　)A.作用后的总机械能比作用前小,但总动量守恒B.作用前后总动量均为零,但总动能守恒C.作用前后总动能为零,而总动量不为零D.作用前后总动量守恒,而系统内各物体的动量增量的总和不为零答案 AB解析 选项A为非弹性碰撞,可以成立;选项B为弹性碰撞,可以成立;总动能为零时,其总动量一定为零,故选项C不成立;总动量守恒,则系统内各物体动量的增量的总和一定为零,选项D不成立.
2.(2021甘肃武威十八中高二期中)台球是一项深受人们喜爱的休闲运动,如图所示,在某次击球过程中,白球以3 m/s的速度向右运动与静止的黑球发生正碰,假设白球与黑球质量相等,碰撞中没有机械能损失,将台球视为质点,通过计算得到两球碰撞后的运动情况为(　　)
A.白球静止,黑球以3 m/s的速度向右运动B.黑球静止,白球以3 m/s的速度反弹向左运动C.白球和黑球都以1.5 m/s的速度向右运动D.白球以3 m/s的速度反弹向左运动,黑球以3 m/s的速度向右运动
3.(2021河北辛集第一中学月考)如图所示,质量为3m的弹性小球B与轻质弹簧右端连接,静止在光滑水平面上,弹簧左端固定在竖直墙壁上.质量为2m的弹性小球A以速度v0向左运动,小球A、B发生对心弹性碰撞.则小球B压缩弹簧使得弹簧具有的弹性势能的最大值为(　　)
4.(2021山东月考)质量为2 kg的物体B静止在光滑水平面上,质量为2 kg的物体A在光滑水平面上以速度6 m/s与物体B发生碰撞,则碰后A、B两小球的速度可能为(　　)A.vA=5 m/s,vB=1 m/sB.vA=-1 m/s,vB=7 m/sC.vA=4 m/s,vB=2 m/sD.vA=2 m/s,vB=4 m/s