1.5 弹性碰撞和非弹性碰撞 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第5节 弹性碰撞和非弹性碰撞 碰撞是自然界中常见的现象。陨石撞击地球而对地表产生破坏，网球受球拍撞击而改变运动状态…… 课堂引入 特点：时间很短，作用力很大，运动状态变化很大。内力远大于外力，所以碰撞过程可以认为动量守恒。 有些碰撞碰后分开，有些碰撞碰后粘在一起；有些碰撞沿一条直线，有些碰不在一条直线上；有些碰撞过程可能机械能守恒，有些过程机械能可能不守恒……那么，在各种碰撞中能量又是如何变化的呢？ 课堂引入 如图，滑轨上有两辆安装了弹性碰撞架的小车，它们发生碰撞后改变了运动状态。测量两辆小车的质量以及它们碰撞前后的速度，研究碰撞前后总动能的变化情况。 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 1.弹性碰撞： (2)规律： 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 (1)特点：碰撞过程中机械能守恒的碰撞 问题1:如何探寻两球碰撞前后有无机械能损失？ 看两次摆角是否相同 动量守恒 机械能守恒 问题2:光滑水平面上，两个物体的质量都是m,碰撞以前一个物体静止,另一个以速度v向它撞去.碰撞以后两个物体粘在一起,成为一个质量为2m的物体,以速度v’继续前进。 v 静止 m m v’ 2m 由动量守恒定律： 碰撞前系统总动能： 碰撞后系统总动能： 碰撞过程有机械能损失 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 2.完全非弹性碰撞： (2)规律： (1)特点：碰撞过程中机械能损失最大 动量守恒 机械能 不守恒 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 碰撞后两物粘合在一起，以共同速度运动。 3.非弹性碰撞： (2)规律： (1)特点：碰撞过程中有机械能损失 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 动量守恒 机械能 不守恒 或 碰撞过程中能量与形变量的演变——碰撞过程的“慢镜头” v1 v共 弹性碰撞 非弹性碰撞 完全非弹性碰撞 能够完全恢复形变 不能够完全恢复形变 粘合在一起运动 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 v1 静止 m1 m2 v2’ m2 动量守恒： 机械能守恒: 情景1——动碰静：物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性碰撞，碰撞后它们的速度分别为v1’和v2’ 。用m1、m2、v1表示v1’和v2’ 的公式。 v1’ m1 二、弹性碰撞实例分析 结论： (1)当m1＝m2时，v1′＝0，v2′＝v1(质量相等，速度交换) (2)当m1＞m2时，v1′＞0，v2′＞0，且v2′＞v1′(大碰小，一起跑) (3)当m1＜m2时，v1′＜0，v2′＞0(小碰大，要反弹) (4)当m1≫m2时，v1′＝v0，v2′＝2v1(极大碰极小，大不变，小加倍) (5)当m1≪m2时，v1′＝－v1，v2′＝0(极小碰极大，小等速率反弹，大不变) 二、弹性碰撞实例分析 弹性碰撞 情景2——动碰动：若在一光滑水平面上有两个质量分别为m1、m2的刚性小球A和B，以初速度v1、v2运动，若它们能发生碰撞（为一维弹性碰撞），碰撞后它们的速度分别为v1’和v2’ 分别是多大？ 二、弹性碰撞实例分析 动量守恒 机械能守恒 思考：若v2=0时，结论与前面的是否相同？ (1)动量守恒：即p1＋p2＝p1′＋p2′. (2)动能不增加：即Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′. (3)速度要合理 ①若碰前两物体同向运动，则应有v后>v前，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有v前′≥v后′。 ②碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。 二、弹性碰撞实例分析 碰撞三原则： 1.对心碰撞——正碰： 2.非对心碰撞——斜碰： 碰前运动速度与两球心连线处于同一直线上 碰前运动速度与两球心连线不在同一直线上 二、弹性碰撞实例分析 1.弹簧处于最长(最短)状态时，两物体速度相等，弹性势能最大： （1）动量守恒： （2）最大弹性势能： 2.弹簧处于原长时，弹性势能为零，动能守恒： （1）动量守恒： （2）动能守恒： 三、碰撞中的弹簧模型 M m v0 x S f f v 结论:系统动量守恒 木板放在光滑的水平地面上 四、板块模型 M m v0 x S f f v 四、板块模型 根据牛顿第二定律 结论:机械能的减少量等于摩擦力与相对位移的积 四、板块模型 M m v0 x S f f v 1.模型图 2.模型特点 (1)最高点：m与M有共同的水平速度，且m不可能从此处离开轨道，系统水平方向动量守恒，系统机械能守恒。 (2)m与M分离点，水平方向上动量守恒，系统机械能守恒 v0 m M 五、滑块—圆弧槽（斜面）模型 课堂小结 01 弹性 碰撞 02 非弹性 碰撞 03 完全非弹性碰撞 碰撞后两物体连在一起运动的现象。 碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。 动量守恒，动能没有损失 动量守