人教版新教材《弹性碰撞和非弹性碰撞》教学1课件.pptx

1、5弹性碰撞和非弹性碰撞自主阅读自我检测一、碰撞的分类1.从能量角度分类(1)弹性碰撞:系统在碰撞前后动能。(2)非弹性碰撞:系统在碰撞后动能。(3)完全非弹性碰撞:碰撞后合为一体或碰后具有共同速度,这种碰撞动能损失最大。2.从碰撞前后物体运动的方向是否在同一条直线上分类(1)正碰(对心碰撞或一维碰撞):两个球发生碰撞,如果碰撞之前球的速度方向与的连线在同一条直线上,碰撞之后两个球的速度方向仍会沿着。(2)斜碰(非对心碰撞):两个球发生碰撞,如果碰撞之前球的运动速度方向与两球心的连线不在同一条直线上,碰撞之后两球的速度方向都会偏离原来两球心的连线。不变减少两球心这条直线自主阅读自我检测二、弹性碰

2、撞的实例分析1.两质量分别为m1、m2的小球发生弹性正碰,v10,v2=0,则碰撞过程遵从动量守恒定律,有m1v1=。弹性碰撞中没有动能损失,有=,碰后两球速度分别为v1=,v2=。2.若m1=m2的两球发生弹性正碰,v10,v2=0,则v1=,v2=,即两者碰后交换速度。3.若m1m2,v10,v2=0,则二者弹性正碰后,v1=,v2=0。表明m1被反向以弹回,而m2仍静止。4.若m1m2,v10,v2=0,则二者弹性正碰后,v1=,v2=。表明m1的速度不变,m2以2v1的速度被撞出去。m1v1+m2v20 v1-v1原速率v12v1自主阅读自我检测1.正误判断(1)发生碰撞的两个物体的运

3、动方向一定都发生变化。()(2)台球桌上的两个台球碰撞时可以近似看成是正碰。()(3)两小球在光滑水平面上碰撞后粘在一起,因而不满足动量守恒定律。()解析:正碰又叫对心碰撞,碰撞前后,两个物体的速度都沿同一条直线,它们的动量也都在这条直线上,在这个方向上动量守恒。两个台球的碰撞一般不是在同一条直线上,因此不一定是对心碰撞。解析:碰后粘在一起,也满足动量守恒定律。自主阅读自我检测(4)速度不同的两小球碰撞后粘在一起,碰撞过程中没有能量损失。()(5)在系统所受合外力为零的条件下,正碰满足动量守恒定律,斜碰不满足动量守恒定律。()解析:碰后粘在一起,机械能损失最大,有内能产生。解析:斜碰也满足动量

4、守恒定律。自主阅读自我检测2.探究讨论。(1)碰撞过程中动量守恒的原因是什么?(2)碰撞中,总动能减少最多的情况是什么?答案:因相互作用时间短暂,因此一般满足F内F外的条件。答案:在发生完全非弹性碰撞时总动能减少最多。这种碰撞的特点是碰后粘在一起或具有共同速度。问题一问题二当堂检测对碰撞问题的认识和理解情境探究右图为一种游戏器具超级碰撞球。多颗篮球般大小的钢球用钢缆悬挂在屋顶。拉开最右边钢球到某一高度,然后释放,碰撞后,仅最左边的球被弹起,摆至最大高度后落下来再次碰撞,致使最右边钢球又被弹起。硕大钢球交替弹开,周而复始,情景蔚为壮观。上述现象如何解释?要点提示:质量相等的两物体发生弹性正碰,碰

5、撞中的动量、动能都守恒,碰后二者交换速度。问题一问题二当堂检测知识归纳1.对碰撞的广义理解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。问题一问题二当堂检测2.碰撞过程的五个特点(1)时间特点:在碰撞现象中,相互作用的时间很短。(2)相互作用力的特点:在相互作用过程中,相互

6、作用力先是急剧增大,然后急剧减小,平均作用力很大。(3)动量的特点:系统的内力远远大于外力,所以系统即使所受合外力不为零,外力也可以忽略,系统的总动量守恒。(4)位移特点:碰撞过程时间极短,在物体发生碰撞瞬间,可忽略物体的位移,认为物体在碰撞前后仍在原位置。(5)能量特点:碰撞前总动能Ek与碰撞后总动能Ek满足EkEk。问题一问题二当堂检测3.碰撞的规律(1)碰撞的种类及遵从的规律问题一问题二当堂检测(2)特殊的弹性碰撞运动物体碰静止物体问题一问题二当堂检测典例剖析例题1质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,A球的动量是7kgm/s,B球的动量是5kgm/s,当A球追上B

7、球发生碰撞,则碰撞后A、B两球的动量可能值是()A.pA=6kgm/s,pB=6kgm/sB.pA=3kgm/s,pB=9kgm/sC.pA=-2kgm/s,pB=14kgm/sD.pA=-4kgm/s,pB=17kgm/s答案:A解析:A、B球碰撞遵从动量守恒,有pA+pB=pA+pB,选项D中数据不满足该方程,因而选项D错误;A、B球碰撞遵从能量守恒,碰前的总动能应不小于碰后总动能,即选项A、B、C中数据只有A选项符合上式,选项A正确。第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-20

8、21【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测规律方法 1.碰撞现象同时遵守的三条原则(1)动量守恒:即p1+p2=p1+p2(3)碰前、碰后的速度要符合实际的运动情景:如果碰撞前两物体同向运动,则后面物体的速度必大于前面物体的速度,否则无法实现碰撞。碰撞后,原来在前的物体的速度一定增大,且原来在前的物体速度大于或等于原来在后的物体的速度,否则碰撞没有结束。如果碰撞前两物体是相向运动,则碰后两物体的运动方向不可能都不改变(至少有一个物体的速度方向改变),除非两物体碰撞后速度均为零。第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（20

9、19）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测2.追碰现象合理性分析判断流程 第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测变式训练 1如图所示,两个小球A、B在光滑水平地面上相向运动,它们的质量分别为mA=4kg,mB=2kg,速度分别是vA=3m/s(设为正方

10、向),vB=-3m/s。则它们发生正碰后,速度的可能值分别为()A.vA=1m/s,vB=1m/sB.vA=4m/s,vB=-5m/sC.vA=2m/s,vB=-1m/sD.vA=-1m/s,vB=-5m/s答案:A解析:两球相碰过程遵从动量守恒,有mAvA+mBvB=mAvA+mBvB,选项D中数据不满足该方程,选项D错误;选项B、C表明,两球碰后速度方向相反,仍处于碰撞过程,因而错误。第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课

11、件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测例题2如图,光滑水平直轨道上两滑块A、B用橡皮筋连接,A的质量为m。开始时橡皮筋松弛,B静止,给A向左的初速度v0。一段时间后,B与A同向运动发生碰撞并粘在一起。碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A的速度的两倍,也是碰撞前瞬间B的速度的一半。求:(1)B的质量;(2)碰撞过程中A、B系统机械能的损失。第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测第一章5弹性碰撞

12、和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测规律方法 处理碰撞问题的几个关键点(1)选取动量守恒的系统:若有三个或更多个物体参与碰撞时,要合理选取所研究的系统。(2)弄清碰撞的类型:弹性碰撞、完全非弹性碰撞还是其他非弹性碰撞。(3)弄清碰撞过程中存在的关系:能量转化关系、几何关系、速度关系等。第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一

13、章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测变式训练 2如图所示,在光滑水平面上放置A、B两物体,质量均为m,其中B物体带有不计质量的弹簧静止在水平面内。A物体以速度v0向右运动,并压缩弹簧。求:解析:(1)弹簧压缩量达最大时A、B两物体的速度相等,设为v,由动量守恒得mv0=2mv(1)弹簧压缩量达到最大时A、B两物体的速度vA和vB的大小;(2)弹簧弹性势能的最大值Ep。第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹

14、性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测爆炸和碰撞问题的比较情境探究汽车在公路上行驶时,驾驶员一定要系上安全带,你知道安全带有什么用途吗?要点提示:汽车安全带在碰撞时对驾驶员进行约束,避免碰撞时驾驶员与方向盘及仪表盘等发生二次碰撞,或避免碰撞时驾驶员冲出车外。第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测知识归纳爆炸与碰撞的

15、比较第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测(1)在碰撞过程中,系统的动量守恒,但机械能不一定守恒。(2)在爆炸过程中,系统的动量守恒,机械能一定不守恒。(3)宏观物体碰撞时一般相互接触,微观粒子的碰撞不一定接触,但只要符合碰撞的特点,就可认为是发生了碰撞。第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非

16、弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测典例剖析例题3一辆质量m1=3.0103kg的小货车因故障停在车道上,后面一辆质量m2=1.5103kg的轿车来不及刹车,直接撞入货车尾部失去动力。相撞后两车一起沿轿车运动方向滑行了x=6.75m停下。已知车轮与路面的动摩擦因数=0.6,求碰撞前轿车的速度大小。(重力加速度g取10m/s2)解析:由牛顿运动定律知,碰后两车的加速度答案:27m/s第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹性

17、碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测变式训练 3(多选)向空中发射一物体,不计空气阻力,当物体的速度恰好沿水平方向时,物体炸裂为a、b两块。若质量较大的a块的速度方向仍沿原来的方向,则()A.b的速度方向一定与原速度方向相反B.从炸裂到落地这段时间里,a飞行的水平距离一定比b的大C.a、b一定同时到达地面D.炸裂的过程中,a、b中受到的爆炸力的冲量大小一定相等答案:CD第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2

18、021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测解析:物体炸裂过程发生在物体沿水平方向运动时,由于物体沿水平方向不受外力,所以沿水平方向动量守恒,根据动量守恒定律有(mA+mB)v=mAvA+mBvB,得当vA与原来速度v同向时,vB可能与vA反向;另外一种情况是vA的大小没有确定,题目只讲a的质量较大,但若vA很小,则mAvA可能小于原动量(mA+mB)v,这时vB的方向会与vA方向一致,即与原来方向相同,所以选项A错误。a、b两块在水平飞行的同时,竖直方向做自由落体运动,即做平抛运动,落地时间由高度决定,所以选项C是正确的。由于水平飞行距离x=

19、vt,a、b两块炸裂后的速度vA、vB大小不一定相等,而落地时间t又相等,所以水平飞行距离无法比较大小,所以选项B错误。根据牛顿第三定律,a、b所受爆炸力FA=-FB,力的作用时间相等,所以冲量I=Ft的大小一定相等,所以选项D是正确的。第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测1.(多选)在光滑水平面上,两球沿球心连线以相等速率相向而行,并发生碰撞,下列现象可能的是()A.若两球质量相同,

20、碰后以某一相等速率互相分开B.若两球质量相同,碰后以某一相等速率同向而行C.若两球质量不同,碰后以某一相等速率互相分开D.若两球质量不同,碰后以某一相等速率同向而行答案:AD解析:碰撞前、后两小球组成的系统总动量守恒。碰撞前两球总动量为零,碰撞后也为零,所以选项A是可能的;若碰撞后两球以某一相等速率同向而行,则两球的总动量不为零,所以选项B不可能;碰撞前、后系统的总动量的方向不同,所以动量不守恒,选项C不可能;碰撞前总动量不为零,碰后也不为零,方向可能相同,所以,选项D是可能的。第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第

21、一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测2.如图所示,在光滑水平面上,用等大异向的F1、F2分别同时作用于A、B两个静止的物体上,已知mAm时,若M越小,碰撞后b的速度越小D.当Mm时,若M越大,碰撞后b的动量越小答案:B第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-

22、2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测4.在沙堆上有一木块,质量m0=5kg,木块上放一爆竹,质量m=0.10kg。点燃爆竹后木块陷入沙中深5cm,若沙对木块运动的阻力恒为58N,不计爆竹中火药质量和空气阻力。求爆竹上升的最大高度。(g取10m/s2)第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)问题一问题二当堂检测解析:火药爆炸时内力远大于重力,所以爆炸时动量守恒,设v、v分别为爆炸后爆竹和木块的速率,取向上的方向为正方向,由动量守恒定律得mv-m0v=0木块陷入沙中做匀减速运动到停止,其加速度为木块做匀减速运动的初速度代入式,得v=20m/s爆竹以初速度v做竖直上抛运动,上升的最大高度为答案:20m第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)第一章5弹性碰撞和非弹性碰撞2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共32张PPT)