1.5.1 弹性碰撞与非弹性碰撞(推导、理解、基本应用) 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

§1.51 弹性碰撞与非弹性碰撞 (推导、理解、基本应用) 物理 选择性必修 第一册 第一章 动量守恒定律 1 课前练. 在光滑水平面上, 两个物体的质量都是m, 碰撞前一个物体静止, 另一个以速度v 向它撞去。碰撞后两个物体粘在一起, 成为一个质量为2m 的物体, 以一定速度继续前进。碰撞后该系统的总动能是否会有损失? 损失了多少? mv2 2 2 生活中的常见的碰撞现象 3 3 1. 时间特点： 2. 内力特点： 3. 位移特点： 4. 动量特点： 碰撞的特点 5. 能量特点： 课堂探究一: 结合你生活中遇到的碰撞现象, 从以下方面分析一下碰撞过程的特点？ 在碰撞过程中, 相互作用时间很短。 在碰撞过程中, 相互作用力即内力先急剧增大, 后急剧减小, 平均作用力很大 。 由于碰撞时间极短, 故可以认为碰撞前后, 物体仍在原来的位置, 即位移为零。 在碰撞过程中, 系统的内力远远大于外力, 故即使外力之和不为零, 其对系统的作用也可忽略不计, 系统的总动量也将近似守恒。 系统在碰撞前后动能可能发生变化。 6 4 两个小球相碰, 碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同一条直线上, 碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线。这种碰撞称为正碰, 也叫作对心碰撞或一维碰撞。 14 5 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 观察碰撞过程两物体的形变的变化, 思考碰撞过程的能量转化情况, 机械能是否守恒? 1.弹性碰撞:如果系统在碰撞前后动能不变, 这类碰撞叫作弹性碰撞(elastic collision) 。 (1). 动量守恒：m1v1 +m2v2 = m1v1’+m2v2’ (2). 动能不变： m1v12 + m2v22 = m1v1’2+ m2v2’2 (机械能守恒) 10 6 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 2.非弹性碰撞:如果系统在碰撞后动能减少, 这类碰撞叫作非弹性碰撞(inelastic collision) (1). 动量守恒：m1v1 +m2v2 = m1v1’+m2v2’ (2). 动能减少： m1v12 + m2v22 > m1v1’2+ m2v2’2 (机械能不守恒) 碰撞过程两物体不是发生弹性形变时, 机械能是否守恒? 能量转化情况? 13 7 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 1.弹性碰撞:如果系统在碰撞前后动能不变, 这类碰撞叫作弹性碰撞(elastic collision) 。 (1). 动量守恒：m1v1 +m2v2 = m1v1’+m2v2’ (2). 动能不变： m1v12 + m2v22 = m1v1’2+ m2v2’2 2.非弹性碰撞:如果系统在碰撞后动能减少, 这类碰撞叫作非弹性碰撞(inelastic collision) 3. 完全非弹性碰撞: 碰撞后共速, 动能减少最多(机械能损失最大) (机械能守恒) 34 8 总结：碰撞分析 2. 共速后 不再恢复： 1. 共速后 恢复： 形变逐渐恢复 v1 < v2 v1 v2 v1 = v2=v共 , 之后以共同速度运动 动能(机械能)损失最多 形变部分恢复 v1' v2' 动能(机械能)有损失 形变完全恢复 v1' v2' 不损失机械能 1. 弹性碰撞 2. 非弹性碰撞 3. 完全非弹性碰撞 v0 v1 F2 F1 v2 v1 v2 v1 = v2 (共速) 45 9 (1)假设物体m1以速度v1与原来静止的物体m2 弹性正碰, 碰撞后它们的速度分别为 v1’ 和 v2’, 求 v1’ 和v2’的表达式? v1’ = v1 v2’ = v1 二、弹性碰撞的实例分析 课堂探究二: 弹性碰撞的常见模型： “一动碰一静” 动量守恒：m1v1 = m1v1’+m2v2’ 动能不变： m1v12 = m1v1’2+ m2v2’2 (机械能守恒) 20 10 2. 若 m1 > m2 , 则 v1ʹ 0 , v2ʹ 0 , 3. 若 m1 < m2 , 则 v1ʹ 0 , v2ʹ 0 , 等质量, 换速度 大碰小, 往前跑 小碰大, 往回跑 (2)讨论分析: 1. 若 m1 = m2 , 则 v1ʹ , v2ʹ = , v1’ = v1 v2’ = v1 5. 若 m1 >> m2 , 则 v1ʹ ≈ , v2ʹ ≈ ， 4. 若 m1 << m2 , 则 v1ʹ ≈ , v2ʹ ≈ ， 25 11 2. 若 m1 > m2 , 则 v1ʹ 0