14-05弹性碰撞和非弹性碰撞-2023-2024学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第一册）

牛顿摆 05.弹性碰撞和非弹性碰撞 碰撞是很常见的现象大到天体小到粒子无外不在 一.碰撞 1.定义：在两个或多个物体相遇过程中，若物体之间的相互作用仅持续极短的时间，这种现象叫碰撞。 注意：碰撞时一般内力远远大于外力，碰撞前后动量守恒。 一.碰撞 2.分类： ①弹性碰撞：也叫完全弹性碰撞，碰撞后分开，机械能守恒，动量守恒 ②完全非弹性碰撞：碰撞后粘在一起运动，动量守恒，机械能损失最大 ③非完全弹性碰撞：碰撞后分开，动量守恒，有能量损失，机械能不守恒 弹性碰撞 非弹性碰撞 非完全弹性碰撞 完全非弹性碰撞 一.碰撞 3.模型分析： ①弹性碰撞 为使研究问题简单，我们假设物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生正碰。 m2 m1 v1 v2’ v1’ m2 m1 等质量，换速度； 大碰小，一起跑； 小碰大，要返回。 铅撞乒，乒两倍。 乒撞铅，乒返弹。 一.碰撞 3.模型分析： ①弹性碰撞 一.碰撞 3.模型分析： ①弹性碰撞 物体m1以速度v1与速度为v2的物体m2发生正碰 m2 m1 v1 v2’ v1’ m2 m1 v2 一.碰撞 3.模型分析： ②完全非弹性碰撞 m1以速度v0与原来静止的物体m2发生正碰后粘在一起运动。 m2 m1 v0 v共 m2 m1 完全非弹性碰撞能量损失最多，若m1=m2，动能损失一半。非完全弹性碰撞能量损失介于两者之间。 例1.在气垫导轨上，一个质量为400g的滑块以15cm/s的速度与另一质量为100g、速度为10cm/s并沿相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）0.1m/s，与400g滑块速度相同 （2）2.5×10-3J 例2.如图所示，一质量为m的子弹以水平速度v0飞向小木块，小球的质量为M，悬挂小木块的绳长为L，子弹击中小木块并留在其中，求（1）子弹打小球过程中所产生的热量（2）小球向右摆起的最大高度。 一.碰撞 4.对心碰撞与非对心碰撞 对心碰撞也叫正碰，属于一维碰撞 非对心碰撞也叫斜碰，属于二维碰撞 注意：不论何种碰撞，动量都守恒，高中一般只研究一维碰撞。 一.碰撞 5.α粒子散射： 在粒子物理和核物理中，常常使一束粒子射入物体，粒子与物体中的微粒碰撞，研究碰撞后粒子的运动方向，可以得到与物质微观结构有关的很多信息。微观粒子相互接近时并不像宏观物体那样“接触”，因此微观粒子的碰撞又叫散射。由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小，所以多数粒子在碰撞后飞向四面八方。 例3.下列关于碰撞的理解正确的是：（ ） A.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量守恒 B.如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞 C.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 D.微观粒子的相互作用虽然不发生直接接触，但仍称其为碰撞 AD 例4.有些核反应堆里要让中子与原子核碰撞，以便把中子的速度降下来。为此，应该选用质量较大的还是质量较小的原子核？为什么？ M越大v1越小，故M越小v1越大，速度越能够降下来。 一.碰撞 6.碰撞制约： ①动量制约：碰撞时一般内力>>外力且作用时间极短，故碰撞前后系统动量一定守恒 ②能量制约：碰撞前后系统的总动能不会增加 ③运动制约：碰撞前后速度变化要合理，不能穿越，不能违背客观事实 动量守恒、动能不增、后者不越、变速合理 例5.如图所示，在光滑的水平面上,有A、B两球沿同一直线向右运动，已知碰撞前两球的动量分别为pA=12kgm/s，pB=13kgm/s，碰撞前后它们的动量变化ΔpA，ΔpB肯定错误的是:（ ） A.ΔpA=-3kgm/s ΔpB=3kgm/s B.ΔpA=4kgm/s ΔpB=-4kgm/s C.ΔpA=-5kgm/s ΔpB=5kgm/s D.ΔpA=-24kgm/s ΔpB=24kgm/s BD 二.爆炸 爆炸：在较短时间和较小空间内，能量从一种形式向另一种或几种形式转化并伴有强烈机械效应的过程。 注意： ①在爆炸过程中，由于有其他形式的能量(如化学能)转化为动能，所以爆炸前后系统的总动能增加。 ②爆炸时间极短，因而作用过程中，物体产生的位移很小，一般可忽略不计，可以认为爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动. ③由于爆炸是在极短的时间内完成的，爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力，所以在爆炸过程中，系统的总动量守恒。 例6.如图所示，设质量为M的导弹运动到空中最高点时速度为v0，突然炸成两块，质量为m的一块以速度v沿v0的方向飞去，则另一块( ) A.一定沿v0的方向飞去 B.一定沿v0的反方向飞去 C.可能做自由落体运动 D.以上说法都不对 例7.水