内容正文:
第一章 动量守恒定律
1
5.弹性碰撞和非弹性碰撞
2
1.掌握弹性碰撞、非弹性碰撞的特点。2.会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题。
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4
不变
减少
两球心
这条直线
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m1v1′+m2v2′
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6
1.判一判
(1)发生碰撞的两个物体,机械能一定是守恒的。( )
(2)在非弹性碰撞中,部分机械能转化为内能。( )
(3)在非弹性碰撞中,碰撞过程能量不守恒。( )
提示:在非弹性碰撞中,碰撞过程能量仍然守恒,只是损失的动能转化成内能。
提示
×
√
×
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2.想一想
(1)冰壶运动中,两只冰壶相碰撞时,动量守恒吗?
(2)两球发生正碰,碰后两球的动能之和一定等于碰前两球的动能之和吗?
提示:冰壶在冰面上运动,摩擦力很小,两只冰壶碰撞时的作用力远大于摩擦力,故它们的动量守恒。
提示:不一定。发生正碰的两球,在碰撞过程中动能之和可能减少。
提示
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探究1 弹性碰撞和非弹性碰撞
仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。
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活动1:如图甲所示,大小、质量均相同的A、B两球用长度相等的两条细线分别悬挂起来,静止时两球恰好相互接触,且处在同一高度,将A球拉起一个角度从静止释放,小球A摆到最低点与B球相碰,两条细线始终处于同一竖直平面内,碰撞后A球静止,碰撞过程A、B两球组成的系统动量守恒吗?碰撞后总动能变吗?
提示
提示:A球摆到最低点与B球相碰时,A、B两球组成的系统在水平方向不受外力作用,故A、B两球组成的系统在碰撞过程中水平方向动量守恒。已知A、B两球质量相等,碰撞后A球静止,由动量守恒定律可得,碰撞后B球的速度恰好与碰撞前A球的速度相同,则碰撞前后A、B两球组成的系统总动能不变。
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提示
活动2:如图乙所示,质量均为m的C、D两物块位于同一光滑水平面上,物块D开始时处于静止状态,物块C以速度v沿水平面与物块D相碰,碰后两物块结合在一起,则碰撞过程中动量守恒吗?总动能变吗?
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活动3:如图甲、乙所示的两种碰撞情形有什么不同?
提示
提示:图甲中的碰撞,系统在碰撞前后动能不变;图乙中的碰撞,系统在碰撞后动能减少。
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1.碰撞过程的四个特点
(1)时间短:在碰撞现象中,相互作用的时间很短。
(2)相互作用力大:碰撞过程中,相互作用力先急剧增大,后急剧减小,平均作用力很大。
(3)位移小:碰撞过程是在一瞬间发生的,时间极短,在物体发生碰撞的瞬间,可忽略物体的位移,认为物体在碰撞前后仍在同一位置。
(4)满足动量守恒的条件:系统的内力远远大于外力,所以即使系统所受合外力不为零,外力也可以忽略,系统的总动量守恒。
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2.弹性碰撞
(1)理解:如果系统在碰撞前后动能不变,这类碰撞叫作弹性碰撞。
(2)发生弹性碰撞时,内力是弹性力,只发生机械能的转移,系统内无机械能损失。
钢球、玻璃球碰撞时的形变能够完全恢复,能量损失很小,它们的碰撞可以看作弹性碰撞;木制品碰撞时形变不能完全恢复,一般情况下不能作为弹性碰撞处理;橡皮泥球之间的碰撞是典型的非弹性碰撞。
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例1 (多选)如图甲所示,在光滑水平面上的两个小球发生正碰。小球的质量分别为m1和m2。图乙为它们碰撞前后的xt图像。已知m1=0.1 kg,由此可以判断( )
A.碰前m2静止,m1向右运动
B.碰后m2和m1都向右运动
C.由动量守恒可以算出m2=0.3 kg
D.碰撞过程中系统损失了0.4 J的机械能
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(1)xt图像的斜率表示什么?
(2)碰撞中损失的机械能等于什么?
提示:速度。
提示:碰前两物体的总动能减去碰后两物体的总动能。
提示
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规范解答
答案
[答案] AC
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规律点拨 解决与碰撞有关的图像问题的关键
(1)确定是xt图像还是vt图像,弄清碰撞前后两物体的运动过程。
(2)运用动量守恒定律和能量守恒定律分析计算。
(3)必要时还要结合牛顿运动定律分析计算。
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