1.5 弹性碰撞与非弹性碰撞 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

1.5 弹性碰撞与非弹性碰撞 第一章 动量守恒定律 选择性必修第一册 选择性必修第一册 新课导入 磁力炮实验 为什么一个运动的铁珠碰撞一排静止的质量相等的铁珠，最终只有一个铁珠向前运动，其余铁珠都静止？ 认识碰撞 碰撞：相对运动的两物体相遇时，在极短时间内运动状态发生显著变化的过程。 碰撞的特点： ①经历的时间极短，碰撞的时间在整个过程中都可以忽略； ②碰撞双方相互作用的内力远大于外力 ③碰撞过程两物体产生的位移可忽略，可认为碰撞前后物体处于同一位置 发生碰撞的两物体组成的系统遵循动量守恒定律。 任务一：实验探究碰撞前后机械能的变化 1.牛顿摆实验 用两个长度相同的细线，分别悬挂两个完全相同的钢球，并且两球并排放置。拉起右侧的小球，然后放开，该球与左侧静止的小球发生碰撞。 任务一：实验探究碰撞前后机械能的变化 1.牛顿摆实验 右侧小球下落的高度近似等于左侧小球上升的高度，那么碰撞前后，两球组成系统的机械能守恒吗？ 任务一：实验探究碰撞前后机械能的变化 2.小车碰撞实验 两辆小车都放在滑轨上，用一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车，碰后两车粘在一起运动。 本次碰撞过程中，两车组成系统机械能守恒吗？ 任务一：实验探究碰撞前后机械能的变化 3.滑块碰撞实验 实验1 碰撞材料：面团 实验2 碰撞材料：橡皮泥 实验3 碰撞材料：碰撞架 任务一：实验探究碰撞前后机械能的变化 3.滑块碰撞实验 为了得到系统碰撞前后的机械能，需要测量哪些物理量？ 任务一：实验探究碰撞前后机械能的变化 实验的理论分析 动图1 动图2 动图3 碰撞中系统机械能损失的多少跟物体的形变恢复程度有关，形变恢复的越多，机械能损失的越少。 任务二：建立弹性碰撞和非弹性碰撞的概念 如果系统碰撞前后机械能守恒，这类碰撞叫作弹性碰撞； 如果系统碰撞前后机械能减少，这类碰撞叫作非弹性碰撞。 说明：非弹性碰撞中，如果碰撞后物体不反弹而粘在一起， 系统的动能损失最大，这类碰撞称为完全非弹性碰撞。 思考：非弹性碰撞中系统损失的机械能到哪里去了？ 弹性碰撞 非弹性碰撞 完全非弹性碰撞 任务二：建立弹性碰撞和非弹性碰撞的概念 【例题】设实验1中粘有面团的两个滑块质量都是m，打开气泵后，让一个滑块以速度v碰撞另一静止滑块。碰后两个滑块粘在一起，以一定速度继续前进。请计算碰撞后该系统的机械能损失了多少？ m m v 活动体验 活动1：在桌面或地面上，将一钢球沿某一方向弹出，碰撞另一静止的相同钢球。要求：碰后静球沿同一方向运动。 两个小球相碰，碰撞之前球的运动速度与两球心连线在同一直线上，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。 活动体验 活动2：在轨道上，用不同的球进行一维碰撞（动碰静）,请仔细观察两球碰后瞬间的情况。 钢球碰钢球 钢球碰玻璃球 玻璃球碰钢球 动球静止，静球被撞出 两球同向运动 玻璃球反弹 任务三：弹性碰撞的实例分析 探究：在弹性碰撞中，由于物体质量不同，碰撞后物体的速度将有那些特点？ 【创设情境】物体m1以速度v0与原来静止的物体m2在光滑水平地面上发生弹性碰撞，请推导出二者碰后的速度v1和v2的表达式？ v0 v1 v2 系统动量守恒 ① 系统机械能守恒 ② 任务三：弹性碰撞的实例分析 ③ ④ 思考：你能否利用表达式解释活动2中的实验现象？ 钢球撞钢球：动球静止，静球被撞出 钢球撞玻璃球：两球同向运动 玻璃球撞钢球：玻璃球反弹 (1)若m1=m2,则v1=0，v2=v0 (2)若m1>m2,则v1>0，v2>0 (3)若m1<m2,则v1<0，v2>0 现象解释 【创设情境】在光滑水平面上，铁珠A以速度v0向右运动，与静止并且并排放置在水平面上的B、C、D等三个铁珠发生弹性正碰，已知五个铁珠的质量都为m，试分析，最终四个铁珠的速度各是多少？ v0 A B C D 课堂小结 实验探究 碰撞前后机械能的变化 模型建构 弹性碰撞：动量守恒，机械能守恒 非弹性碰撞：动量守恒，机械能减小 完全非弹性碰撞：机械能损失最大 实例分析 弹性正碰（动碰静） 课后拓展 用视频追踪软件定量分析牛顿摆实验两球碰撞过程中机械能的变化 视频追踪软件Tracker Lavf58.45.100 $$