人教版高中物理选修3-5第四节《碰撞》公开课课件.pptx

1、第第4节节 碰碰 撞撞碰撞视频一、碰撞的特点：一、碰撞的特点：1、概念：、概念：碰撞中物体的相互作用时间极短碰撞中物体的相互作用时间极短;相互相互作用力极大，即内力远大于外力作用力极大，即内力远大于外力;总动总动量守恒量守恒。由于碰撞过程是在一瞬间发生的，由于碰撞过程是在一瞬间发生的，时间极短，所以，在物体发生碰时间极短，所以，在物体发生碰撞瞬间，可撞瞬间，可忽略物体的位移忽略物体的位移，即，即认为物体在碰撞、爆炸前后仍在认为物体在碰撞、爆炸前后仍在同一位置，但速度发生了突变同一位置，但速度发生了突变【例1】质量m1=10g的小球在光滑的水平面上以v1=30cms的速度向右运动，恰遇上质量m2

2、=50 g的小球以v2=10cms的速度向左运动。碰撞后，小球m2恰好静止。那么碰撞后小球m1的速度多大?方向如何?由动量守恒，V1=20cm/s，方向向左 思考：碰撞前后机械能变化吗？有没有碰撞前后机械能不变的呢？二、弹性碰撞和非弹性碰撞二、弹性碰撞和非弹性碰撞1、概念：、概念：如果碰撞过程中系统总动量守恒，机械能也如果碰撞过程中系统总动量守恒，机械能也守恒，这样的碰撞叫做守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞撞弹性碰撞撞。碰撞中的相互作用力是弹力、电场力，碰撞碰撞中的相互作用力是弹力、电场力，碰撞中只有物体间动能、势能的转化。中只有物体间动能、势能的转化。1、弹性碰撞、弹性碰撞:（1）、弹性碰撞的实

3、验研究）、弹性碰撞的实验研究实验实验1：质量相等的两个钢球的碰撞，即：质量相等的两个钢球的碰撞，即B球静止，球静止，A球以某一速度碰球以某一速度碰B球。球。实验实验2：质量不相等的两个球（质量不相等的两个球（A球质量大于球质量大于B球质量）球质量）的碰撞，的碰撞，B球静止，球静止，A球以某一速度碰球以某一速度碰B球。球。学生观察：学生观察：学生观察：学生观察：两球质量相等时，碰撞的特点是两球交换速度。两球质量相等时，碰撞的特点是两球交换速度。即：即：B球以球以A球碰前的速度运动，而球碰前的速度运动，而A球静止。球静止。被碰质量较小时，碰撞特点：被碰质量较小时，碰撞特点：A、B球向同一方向球向同

4、一方向运动，且运动，且A球速度小于球速度小于B球速度。球速度。实验实验3：质量不相等的两个球（质量不相等的两个球（A球质量大于球质量大于B球质量）球质量）的碰撞，的碰撞，A球静止，球静止，B球以某一速度碰球以某一速度碰A球。球。学生观察：学生观察：被碰质量较大时，碰撞特点：被碰质量较大时，碰撞特点：A、B球向相反方向球向相反方向运动，且运动，且B球被反弹。球被反弹。弹性碰撞研究弹性碰撞研究:(2)、弹性碰撞规律、弹性碰撞规律1 11 122mvmvm v2221 11 122111222mvmvm v121122mvvmm121112()mmvvmmm1m2V1V2=0光滑光滑m1m21、概念

5、：、概念：（1）如果碰撞过程中统总动量守恒，机械如果碰撞过程中统总动量守恒，机械能不守恒，这样的碰撞叫做能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞，非弹性碰撞，碰撞前后机械能减少，碰撞中有内能或其碰撞前后机械能减少，碰撞中有内能或其它形式能的产生。它形式能的产生。2、非弹性碰撞、非弹性碰撞:（2）若两个物体碰撞后结为一体，系统若两个物体碰撞后结为一体，系统的动能减少最多，即它们相对静止，这的动能减少最多，即它们相对静止，这样的碰撞叫做样的碰撞叫做完全非弹性碰撞。完全非弹性碰撞。如图如图 所示若发生完全非弹性碰撞，则有动所示若发生完全非弹性碰撞，则有动量守恒量守恒 m1v1(m1m2)v；碰撞损失机械能

6、；碰撞损失机械能碰撞的规律碰撞的规律:1.遵循动量守恒定律遵循动量守恒定律:2.能量不会增加能量不会增加.3.符合实际情况，如碰后两者同向运动，应有符合实际情况，如碰后两者同向运动，应有 v前前v后，若不满足，则该碰撞过程不可能，后，若不满足，则该碰撞过程不可能，或碰撞没有结束。或碰撞没有结束。在没有外力的情况下在没有外力的情况下,不是分不是分离就是共同运动离就是共同运动.内力远大于外力内力远大于外力.只有弹性碰撞的动能守恒只有弹性碰撞的动能守恒.总结总结:【例【例2 2】质量为质量为m m速度为速度为v v的的A A球，跟质球，跟质量为量为3m3m的静止的静止B B球发生正碰，碰撞可能球发生

7、正碰，碰撞可能是弹性，也可能非弹性，碰后是弹性，也可能非弹性，碰后B B球的速球的速度可能是以下值吗？度可能是以下值吗？（A A）0.6v (B)0.4v 0.6v (B)0.4v (C)0.2v(C)0.2vmin)+3(=vmmmvvv25.0=minvmmmvv5.0=3+2=max解：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0.4v练习练习1:质量相等质量相等A、B两球在光滑水平桌面上沿同两球在光滑水平桌面上沿同一直线，同一方向运动，一直线，同一方向运动，A球的动量是球的动量是7kgm/s，B球的动量是球的

8、动量是5kgm/s，当，当A球追上球追上B球发生碰撞，球发生碰撞，则碰撞后两球的动量可能值是（则碰撞后两球的动量可能值是（）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/s分析分析:碰撞动量守恒碰撞动量守恒,ppppBABA知知:ABC都满足都满足.VVBA，知，知:ABC也都满足也都满足.总动能不能增加总动能不能增加，即，即2mP2mP2mP2mP2B2A2B2A得得:只有只有A正确了正确了(1)在图在图 中，光滑水平面上的中，光滑水平面上的 A 物体以速度物体以速度

9、 v 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，有何特点？有何特点？两物体速度必定两物体速度必定相等，此时弹簧最短，其压缩相等，此时弹簧最短，其压缩量最大量最大碰撞中的临界问题碰撞中的临界问题(2)在图在图 中，光滑水平面上有两个带同种电荷中，光滑水平面上有两个带同种电荷的物体的物体 A、B，当其中一个，当其中一个 A 以速度以速度 v 向静止向静止的另一个的另一个 B 靠近的过程中靠近的过程中(设设 A、B 不会接触不会接触)，当两者相距最近时，有何特点？当两者相距最近时，有何特点？二者速度必定相等二者速度必定相等(3)在图在图 中，物体中，物体

10、A 以速度以速度 v0滑上静止在光滑滑上静止在光滑水平面上的小车水平面上的小车 B，当，当 A 在在 B 上滑行的距离最远上滑行的距离最远时，时，A、B 相对静止，两物体速度有何特点？相对静止，两物体速度有何特点？A、B 两物体的速度必定相等两物体的速度必定相等(4)如图中，质量为如图中，质量为 M 的滑块静止在光滑水平面上，的滑块静止在光滑水平面上，滑块的光滑弧面底部与桌面相切，一个质量为滑块的光滑弧面底部与桌面相切，一个质量为 m 的小球以速度的小球以速度 v0 向滑块滚来，设小球不能越过滑向滑块滚来，设小球不能越过滑块，则小球到达滑块上块，则小球到达滑块上的最高点时，的最高点时，两物体速

11、度两物体速度有何特点？有何特点？即小球的竖直速度为零即小球的竖直速度为零)，两物体的速度必定相等，两物体的速度必定相等(方向为水平向右方向为水平向右)3碰撞中的临界问题碰撞中的临界问题相互作用的两个物体在很多情况下可当做碰相互作用的两个物体在很多情况下可当做碰撞处理，那么对相互作用中两物体相距恰撞处理，那么对相互作用中两物体相距恰“最近最近”、相距恰、相距恰“最远最远”或恰上升到或恰上升到“最最高点高点”等一类临界问题，求解的关键都是等一类临界问题，求解的关键都是“速度相等速度相等”，相当于完全非弹性碰撞模，相当于完全非弹性碰撞模型具体分析如上。型具体分析如上。三三.对心碰撞、非对心碰撞和散射

12、对心碰撞、非对心碰撞和散射1对心碰撞如图如图 所示，一个运动的球与一个静止的球所示，一个运动的球与一个静止的球碰碰撞，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线撞，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在在_，碰撞之后两球的速度仍会，碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线这种碰撞称为正碰，也叫沿着这条直线这种碰撞称为正碰，也叫对心碰撞对心碰撞图 1641同一条直线上2非对心碰撞如图如图 所示，一个运动的所示，一个运动的球与一个静止的球碰球与一个静止的球碰撞，如果碰撞之前球的运动速度与两球心的连线撞，如果碰撞之前球的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上，碰撞之后两球的速度都会偏不在同一条直线上，碰撞之后两球的

13、速度都会偏离原来两球心的连线这种碰撞称为非对心碰离原来两球心的连线这种碰撞称为非对心碰撞撞3散射散射 (1)定义：微观粒子相互接近时并不发生直接接定义：微观粒子相互接近时并不发生直接接触而发生的碰撞触而发生的碰撞(2)散射方向：由于粒子与物质微粒发生对心碰散射方向：由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很撞的概率很小，所以多数粒子碰撞后飞向四面所以多数粒子碰撞后飞向四面八方八方【例3】如图所示，一轻质弹簧两端连着物体如图所示，一轻质弹簧两端连着物体A和和B，放在光滑的水平面上，物体，放在光滑的水平面上，物体A被水平被水平速度为速度为v0的子弹击中，子弹嵌在其中，已知的子弹击中，子弹嵌在其中，已知

14、A的质量是的质量是B的质量的的质量的 子弹的质量是子弹的质量是B的质量的质量的的 求：求：（1）A物体获得的最大速度物体获得的最大速度.（2）弹簧压缩量最大时）弹簧压缩量最大时B物体的速度物体的速度.3,41,4【思路点拨】解答本题时应把握以下关键点：【自主解答自主解答】(1)(1)对子弹进入对子弹进入A A中的过程，中的过程，由动量守恒定律得由动量守恒定律得mvmv0 0(m+m(m+mA A)v)v1 1解得它们的共同速度，即为解得它们的共同速度，即为A A的最大速度的最大速度001Amvvv=m+m4(2)(2)以子弹、以子弹、A A、B B以及弹簧组成的系统作为研究以及弹簧组成的系统作

15、为研究对象，整个作用过程中总动量守恒，弹簧具有最对象，整个作用过程中总动量守恒，弹簧具有最大压缩量时，它们的速度相等，由动量守恒定律大压缩量时，它们的速度相等，由动量守恒定律得得mvmv0 0=(m+m=(m+mA A+m+mB B)v)v2 2，解得三者的共同速度，即弹解得三者的共同速度，即弹簧有最大压缩量时簧有最大压缩量时B B物体的速度物体的速度答案：答案：(1)(2)(1)(2)020ABmv1v=vm+m+m80v401v8【互动探究】若子弹以及若子弹以及A、B质量相等均质量相等均为为m，求系统增加的内能，求系统增加的内能.【解析】子弹进入A的过程动量守恒,有mv0=2mv,解得v=

16、v0，之后子弹及弹簧、A、B组成的系统相互作用过程中动量、机械能守恒,故系统增加的内能为子弹进入木块过程中系统机械能的减少量,则E=mv02-2mv2解得E=mv02答案:mv0221212114143.如图如图 所 示，质量示，质量 M2 kg 的长木板的长木板B 静止于光滑水静止于光滑水平面上，平面上，B 的右边放有竖直固定挡板，的右边放有竖直固定挡板，B 的右端距离挡板的右端距离挡板 s.现有一小物体现有一小物体 A(可视为质点可视为质点)质量为质量为 m1 kg，以初速度，以初速度 v06 m/s 从从 B 的左端水平滑上的左端水平滑上 B.已知已知 A 与与 B 间的动摩擦间的动摩擦因数因数0.2，A 始终未滑离始终未滑离 B，B 与竖直挡板碰前与竖直挡板碰前 A 和和 B 已相对静止，已相对静止，B 与挡板的碰撞时间极短，碰后以原速率弹与挡板的碰撞时间极短，碰后以原速率弹回求：回求：(1)B 与挡板相碰时的速度大小与挡板相碰时的速度大小(2)s 的最短距离的最短距离解：(1)设 B 与挡板相碰时的速度大小为 v1，由动量守恒定律 mv0(Mm)v1解得 v12 m/s(2)A 与 B 刚好共速时 B 到达挡板，此时 s 最短，由牛顿第二定律，B 的加速度