1.5 弹性碰撞和非弹性碰撞 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

人教版物理选择性必修一 第一章 动量守恒定律 第五节 弹性碰撞和非弹性碰撞（2） 知识回顾： （1）时间特点：作用时间极短. （2）作用力特点：作用力先急剧增加，又急剧减小，平均作 用力很大. （3）动量特点：碰撞瞬间发生，内力远大于外力，动量守恒. （4）位移特点：碰撞过程是在一瞬间发生的，时间极短，所以，在物体发生碰撞的瞬间，可忽略物体的位移。可以认为物体在碰撞前后仍在同一位置。 （5）能量特点：碰撞过程中，一般伴随着机械能的损失，碰撞后系统的总动能要小于或等于碰撞前系统的总动能， 即：Ek1′＋Ek2′≤Ek1＋Ek2。即：总动能不增加 1.碰撞的特点 （6）速度特点：一般情况下，碰撞的两物体彼此不穿透对方，碰撞结束时，速度大的物体在前，速度小的物体在后，或二者速度相同，再或者两物体速度方向相反。不存在后面物体速度大于前面物体速度的情况，这样意味着碰撞还未结束，仍在相互作用的过程中。 2.碰撞三原则 （1）动量守恒。 （2）系统动能不增加。 （3）碰撞前后物体运动情况符合实际。 3.“一动一静弹性碰撞模型” 碰前：m1速度v1，m2静止，碰后：m1速度v'1，m2速度v'2 m2 m1 m1 m2 v1 v1' v2' 动量守恒： 机械能守恒： 解得： 一、系统动量守恒的判断 1.(2021·全国乙卷·14)如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦．用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动．在地面参考系(可视为惯性系)中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统(　　) A．动量守恒，机械能守恒B．动量守恒，机械能不守恒C．动量不守恒，机械能守恒D．动量不守恒，机械能不守恒 B 解析：因为滑块与车厢水平底板间有摩擦，且撤去推力后滑块在车厢底板上有相对滑动，即摩擦力做功，而水平地面是光滑的；对小车、弹簧和滑块组成的系统，根据动量守恒和机械能守恒的条件可知撤去推力后该系统动量守恒，机械能不守恒，故选B. 二、弹性碰撞 2.如图所示，两质量分别为m和3m的弹性小球叠放在一起，从高度为h处自由下落，且h远大于两球半径，所有碰撞都是弹性碰撞，且都发生在竖直方向，则m质量的小球反弹后能够达到的高度为 ( ) A.h B.2h C.3h D.4h m 3m ↓ － h 解：下降过程为自由落体运动，触地时两球速度相同， ，m2 碰撞地之后，速度瞬间反向，大小相等，选m1与m2碰撞过程为研究过程，碰撞前后动量守恒，设碰后m1，m2速度大小分别为v1，v2，选向上方向为正方向，则： m2v-m1v=m1v1+m2v2 由能量守恒定律得： ，且m2=3m1 联立解得： m反弹后高度： D 3.一种未知粒子跟静止的氢原子核正碰，测出碰撞后氢原子核的速度3.3×107m/s.该未知粒子跟静止的氮原子核正碰时，测出碰撞后氮原子核的速度是4.4×106m/s.已知氢原子核的质量是mH，氮原子核的质量是14mH，上述碰撞都是弹性碰撞，求未知粒子的质量. 解析：未知粒子与氢核和氮核均发生弹性碰撞，所以可依据动量守恒和机械能守恒分别列方程求解. 设未知粒子质量为m，初速度为v0，与氢核碰后二者速度分别为v1和vH,与氮核碰后二者速度分别为v2和vN, 碰氢核: mv0=mv1+mHvH, 1/2 mv02=1/2 mv12+1/2 mHvH2 未知粒子的质量为: mH=m 碰氮核: mv0=mv2+14mHvN, 1/2 mv02=1/2 mv22+1/2 14mHvN2 联立解得： 碰后氢原子核的速度为： 碰后氮原子核的速度为： 后来这种未知粒子命名为中子，这就是 查德威克发现中子的实验 4.在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速率v0向右运动．在小球的前方有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图所示．小球A与小球B发生弹性碰撞后，小球A、B均向右运动．且碰后A、B的速度大小之比为1∶4，求两小球质量之比m1/m2. 解析:两球碰撞过程为弹性碰撞，以v0的方向为正方向，由动量守恒定律得：m1v0＝m1v1＋m2v2由机械能守恒定律得： 1/2 m1v02＝1/2 m1v12＋1/2 m2v22由题意知：v1∶v2＝1∶4解得:m1/m2＝2/1. 可以利用结论计算 三、非弹性碰撞 5.如图所示，在水平光滑直导轨上，静止着三个质量均为m＝1 kg的相同小球A、B、C，现让A球以v0＝2 m/s的速度向着B球运动，A、B两球碰撞后粘合在一起，两球继续向右运动并跟C球碰撞，C球的最终速度vC＝1 m/s.求： (1)A、B两球跟C球相碰前的共同速度多大？(2)两次碰撞过程中一共