16.4 碰撞-2019-2020学年人教版物理选修3-5知识点突破

16.4 碰撞 学习目标 1．了解什么是弹性碰撞和非弹性碰撞； 2．知道什么是对心碰撞和非对心碰撞及散射现象； 3．会运用动量守恒定律分析、解决碰撞等相互作用的问题。 重点：1．碰撞的特点。 2．碰撞中的能量特征。 难点：1．弹性碰撞的理解。 2．碰撞中的能量转化。 知识点一、弹性碰撞和非弹性碰撞 1．弹性碰撞：如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。 特点：碰撞过程中不仅动量守恒，而且机械能守恒，碰撞前后系统动能相等。同时，在碰撞问题中常做动量和动能的换算。 举例：通常情况下的钢球、玻璃球等坚硬物体之间的碰撞及分子、原子等之间的碰撞皆可视为弹性碰撞。 一维弹性碰撞实例分析：物体m1以速度v1与原来静止的物体m2碰撞，若碰撞后他们的速度分别为v′1、 v′2。试根据动量守恒定律和能量守恒定律推导出v′1、v′2的表达式。 根据动量守恒和能量守恒：m1v1＝m1v′1＋m2v′2；m1v＝m1v′＋m2v′。 碰后两个物体的速度分别为v′1＝v1，v′2＝v1。 （1）若m1>m2，v′1和v′2都是正值，表示v′1和v′2都与v1方向同向。 若m1≫m2，v′1＝v1，v′2＝2v2，表示m1的速度不变，m2以2v1的速度被撞出去。 （2）若m1<m2，v′1为负值，表示v′1与v1方向反向，m1被弹回（若m1≪m2，v′1＝－v1，v′2＝0，表示m1被反向以原速率弹回，而m2仍静止）。 （3）若m1＝m2，则有v′1＝0，v′2＝v1，即碰撞后两球速度互换。 【题1】现有甲、乙两滑块，质量分别为3m和m，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，那么该碰撞是 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 【题2】质量m1=10g的小球在光得的水平面上以v1=30cm／s的速度向右运动，恰遇上质量m2=50 g的小球以v2=10cm／s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? 【题3】在光滑水平面上有三个完全相同的小球，它们成一条直线，2、3小球静止，并靠在一起，1球以速度v0 射向它们，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是 A．v1＝v2＝v3＝v0　B．v1＝0，v2＝v3＝v0 C．v1＝0，v2＝v3＝v0 D．v1＝v2＝0，v3＝v0 【题4】如图，大小相同的摆球a和b的质量分别为m和3m，摆长相同，并排悬挂，平衡时两球刚好接触，现将摆球a向左拉开一小角度后释放，若两球的碰撞是弹性的，下列判断正确的是 A．第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小相等B．第一次碰撞后的瞬间，两球的动量大小相等 C．第一次碰撞后，两球的最大摆角不相同 D．发生第二次碰撞时，两球在各自的平衡位置 2．非弹性碰撞 （1）非弹性碰撞：如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。 特点：碰撞过程中动量守恒，碰撞结束后系统动能小于碰撞前系统动能。减少的动能转化为其他形式的能量。 （2）完全非弹性碰撞：是非弹性磁撞的特例，这种碰撞的特点是碰后粘在—起（或碰后具有共同的速度），其动能损失最大。 特点：碰撞过程中动量守恒，碰撞结束后两物体结合为一整体以相同的速度运动，系统动能损失最大。 注意：碰撞后发生永久性形变、粘在一起、摩擦生热等的碰撞往往为非弹性碰撞。 【题5】如图所示，质量m1＝0.98kg的靶盒A静止在光滑水平面上，水平轻质弹簧一端栓在质量m2＝1.0kg的滑块B上，另一端与靶盒A连接。有一固定的发射器，它可以瞄准靶盒发射一颗水平速度为v0＝10m/s，质量m0＝0.02kg的弹丸，当弹丸打入靶盒A后，便留在盒内，碰撞时间极短，不计空气阻力。求： （1）弹丸与靶盒A碰撞刚结束时的瞬时速度的大小； （2）弹丸打入靶盒A的过程中，弹丸与靶盒共同损失的机械能； （3）弹丸打入靶盒A后，弹簧的最大弹性势能。 【题6】2015年3月18日，中国女子冰壶队在世锦赛中收获三连胜，图为比赛中中国队长王冰在最后一投中，将质量为19 kg的冰壶抛出，运动一段时间后以0.4 m/s的速度正碰静止的瑞典冰壶，然后中国队冰壶以0.1 m/s的速度继续向前滑向大本营中心。若两冰壶质量相等。求： （1）瑞典队冰壶获得的速度。 （2）试判断两冰壶之间的碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞。 【题7】两块质量都是m的木块A和B在光滑水平面上均以速度v0/2向左匀速运动，中间用一根劲度系数为k的轻弹簧连接着，如图所示。现从水平方向迎面射来一颗子弹，质量为m/4，速度为v0，子弹射入木块A并留在其中。求： （1）在子弹击中木块后的瞬间木块A、B的速度vA和vB的大小。 （2）在子弹击