人教版 (2019)选择性必修 第一册弹性碰撞和非弹性碰撞教学ppt课件

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1.定义:碰撞是指两个或多个物体在极短时间内发生强烈相互作用的过程.例如:小球撞击、滑块碰撞等.
2.碰撞过程的特点:(1)时间特点:在碰撞过程中,相互作用时间很短(△ｔ→０);(2)作用力特点:在碰撞过程中,相互作用力即内力先急剧增大,后急剧减小,平均作用力很大;(3)位移特点:由于碰撞是在瞬间完成的,故可以认为碰撞前后,物体仍在原来的位置,即位移不变.并且,其他与碰撞物体相联系,但不直接参与碰撞的物体,其运动状态仍保持不变.
3.关于“碰撞前”和“碰撞后”的含义(1)碰撞前指的是即将发生碰撞那一时刻,而不是发生碰撞前的某一时刻.(2)碰撞后指的是碰撞刚刚结束的那一时刻,而不是发生碰撞后的某一时刻.
接触阶段:两球对心接近运动;形变产生:两球相互挤压,最后速度相同; 形变恢复:在弹力作用下两球速度逐渐不同而分开运动;分离阶段:两球分离,以各自的速度运动.
(1)按碰撞前后轨迹分类
正碰(对心碰撞):碰撞前后速度都沿同一条直线
斜碰(非对心碰撞):碰撞前后速度不沿同一条直线
(2)按碰撞前后能量变化分类:弹性碰撞;非弹性碰撞
问题:郑钦文在2024年巴黎奥运会上夺冠,为祖国又添一枚金牌.她的网球受球拍撞击而改变运动状态.碰撞也是自然界中常见的现象.陨石撞击地球而对地表产生破坏……物体碰撞中动量的变化情况,前面已进行了研究.那么,在各种碰撞中能量又是如何变化的?
有些碰撞碰后分开,有些碰撞碰后粘在一起;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……那么,在各种碰撞中能量又是如何变化的呢?
探究活动:如图,滑轨上有两辆安装了弹性碰撞架的小车,它们发生碰撞后改变了运动状态.测量两辆小车的质量以及它们碰撞前后的速度,研究碰撞前后总动能的变化情况.
1.概念:如果系统在碰撞前后动能不变,这类碰撞叫作弹性碰撞(elastic cllisin).
动量守恒:m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'
机械能守恒:m1v12+m2v22=m1v1'2+m2v2'2
整理得:v1 - v2 = v2' - v1'
思考与讨论:1.m1=m2:2.m1＞m2:3.m1>>m2:4.m1＜m2:5.m1v前,碰后原来在前的物体速度一定增大,若碰后两物体同向运动,则应有v前'≥v后'.(2)碰前两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不可能都不改变.
【例2】在气垫导轨上,一个质量为400 g的滑块以15 cm/s的速度与另一个质量为200 g,速度为10 cm/s并沿反方向运动的滑块迎面相撞,碰撞后两个滑块粘在一起.(1)求碰撞后滑块速度的大小和方向;(2)这次碰撞,两滑块共损失了多少机械能?
(1)以400g的滑块的初速度方向为正方向,根据动量守恒定律有: m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v
(2)损失的机械能:Ek损＝m1v12+m2v22－(m1+m2)v2＝×10-2 J
代入解得:v＝cm/s,方向与初速度方向相同
【例4】一种未知粒子跟静止的氢原子核正碰,测出碰撞后氢原子核的速度3.3×107 m/s.该未知粒子跟静止的氮原子核正碰时,测出碰撞后氮原子核的速度是4.4×106 m/s.已知氢原子核的质量是mH,氮原子核的质量是14mH,上述碰撞都是弹性碰撞,求未知粒子的质量.中子的质量与氢原子核的质量mH有什么关系?
碰后氮原子核的速度为:vN＝v＝v
设未知粒子质量m,速度v,它与氢和氮原子核碰撞都是弹性的,碰后氢原子核的速度为:vH＝v
两式联立,解得未知粒子的质量为:m＝mH
1.下列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,在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程B.如果碰撞过程中机械能守恒,这样的碰撞叫作非弹性碰撞C.在碰撞现象中,一般内力都远大于外力,所以可以认为碰撞时系统的动能守恒D.微观粒子的相互作用由于不发生直接接触,所以不能称其为碰撞
2.(多选)如右图所示,在光滑的水平支撑面上,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两球质量的比值为(　 　)A.0.5　　　　　　　
3.子弹在射入木块前的动能为E1,动量大小为p1;射穿木块后子弹的动能为E2,动量大小为p2.若木块对子弹的阻力大小恒定,则子弹在射穿木块的过程中的平均速度大小为(　　)A. B. C.+ D.-
4.如图甲所示,质量为m的小滑块A以向右的初速度v0滑上静止在光滑水平地面上的平板车B,从滑块A刚滑上平板车B开始计时,它们的速度随时间变化的图像如图乙所示,物块未滑离平板车,重力加速度为g,下列说法中正确的是( ) A.滑块A的加速度比平板车B的加速度小B.平板车B的质量M=3mC.滑块A与平板车间因摩擦产生的热量为Q=mv02D.t0时间内摩擦力对平板车B做的功为mv02
1.如图所示,在游乐场,两位同学各驾着一辆碰碰车迎面相撞,此后,两车以共同的速度运动.设甲同学和车的总质量为M,碰撞前向右运动,速度大小为v1;乙同学和车的总质量为1.5M,碰撞前向左运动,速度大小为0.5v1.求碰撞后两车共同的运动速度?
【答案】0.1v1　方向水平向右【解析】设水平向右为正方向,由动量守恒可得:Mv1－1.5M×0.5v1＝(M＋1.5M)v共,解得v共＝0.1v1,方向水平向右.
2.在光滑的水平面上有三个完全相同的小球,它们成一条直线,小球2、3静止,并靠在一起,小球1以速度v0向它们运动,如图所示.设碰撞中不损失机械能,则碰后三个小球的速度可能值是(　　)A.v1＝v2＝v3＝v0B.v1＝0;v2＝v3＝v0C.v1＝0;v2＝v3＝v0D.v1＝v2＝0;v3＝v0
3.(2024·广东卷)(多选)如图所示,在光滑斜面上有可视为质点的甲、乙两个相同滑块,分别从H甲、H乙高度同时由静止开始下滑.斜面与水平面在O处平滑相接,滑块与水平面间的动摩擦因数为μ,乙在水平面上追上甲时发生弹性碰撞,忽略空气阻力.下列说法正确的是(　 　)A.甲在斜面上运动时与乙相对静止B.碰撞后瞬间甲的速度等于碰撞前瞬间乙的速度C.乙的运动时间与H乙无关D.甲最终停止位置与O处相距