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

1.5 弹性碰撞和非弹性碰撞 碰撞的分类 弹性碰撞的实例分析 完全非弹性碰撞的实例分析 目录 CONTENTS 1 2 3 一、碰撞的分类: 1.按碰撞前后物体的运动方向是否沿着同一直线分为： 1 2 ①正碰 ②斜碰 (对心碰撞) (偏心碰撞) (一维碰撞) 1 v1 2 v2 v1/ v2/ 动量守恒定律：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。 动量守恒 动量守恒 这两种碰撞过程，系统动量都守恒，那系统的机械能是否守恒呢？ 分析图一： 由动量守恒得： 由于； 则； 得： 碰撞前后机械能守恒，无能量损失。 弹性碰撞 分析图二： 由动量守恒得： 则； 碰撞前后机械能不守恒。 非弹性碰撞 （一部分机械能转化成内能） 2.按能量的损失情况分为： ①弹性碰撞： ②非弹性碰撞： 如果系统在碰撞前后动能不变，这类碰撞叫作弹性碰撞。 如果系统在碰撞后动能减少，这类碰撞叫作非弹性碰撞。 1 2 v 2 1 2 1 v 1 2 v 2 1 2 1 完全非弹性碰撞 碰撞的特点是碰后粘在—起(或碰后具有共同的速度)，其动能损失最大。 ——是非弹性碰撞的特例 1 2 2 1 二、弹性碰撞的实例分析 由机械能守恒得： …… ② 分析：由动量守恒得： …… ① 联立①②得： 如图，地面光滑，物体以速度与原来静止的物体发生弹性碰撞，碰后它们的速度分别为和。 ①若 若 若； 得： 则：两小球交换速度 得： 则： 速度几乎不变， 以近乎两倍的速度被撞出去 则： 几乎以原速弹回， 几乎不动 得： ②若 得： ③若； 得： 练一练： 例1．速度为10m/s的塑料球与静止的钢球发生正碰，钢球的质量是塑料球的4倍，碰撞是弹性的，求碰撞后两球的速度。 三、完全非弹性碰撞的实例分析 例2．如图，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？ 练一练： 例3．在气垫导轨上，一个质量为400g 的滑块以15cm/s的速度与另一质量为200g、速度为10cm/s并沿相反方向运动的滑块迎面相撞，碰撞后两个滑块粘在一起。 （1）求碰撞后滑块速度的大小和方向。 （2）这次碰撞，两滑块共损失了多少机械能？ 练一练： 例4．有些核反应堆里要让中子与原子核碰撞，以便把中子的速度降下来。为此，应该选用质量较大的还是质量较小的原子核？为什么？ 小结： 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 二、弹性碰撞的实例分析 弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒 非弹性碰撞：碰撞过程中机械能不守恒，一部分机械能转化成系统内能。 【碰撞前后机械能不增加】 若 若 若； 得： 则：两小球交换速度 得： 则： 速度几乎不变， 以近乎两倍的速度被撞出去 则： 几乎以原速弹回， 几乎不动 得： 题型一.碰撞中的弹簧模型 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： 例1.如图甲所示,光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C。B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)。设A以速度v0向B运动,压缩弹簧;当A、B速度相等时,B与C恰好相碰并粘接在一起,然后继续运动。假设B和C碰撞过程时间极短。求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中。 (1)整个系统损失的机械能。 (2)弹簧被压缩到最短时的弹性势能。 本题涉及完全非弹性碰撞模型和弹簧模型,涉及弹性势能的变化的计算,而过程也多达3个阶段。对于这种多过程复杂问题,要有清晰的思路,应该分阶段画好过程草图,并弄清楚不同阶段相互作用的物体是哪几个,从而才可能正确选取研究对象和确定研究对象的初末状态,进而正确列出方程求解。 按照事物发展的先后顺序,一步一步地画好过程草图如图乙所示,然后再答题。过程如下: ①→②:A、B相互作用,压缩弹簧,达到共同速度v1。 ②→③:B、C完全非弹性碰撞,结为一体,具有共同速度v2(v2<v1),此时A的速度仍为v1。 ③→④:A向右继续压缩弹簧,A减速,B、C加速,直到三者达到共同速度v3(v3>v2)。 M m v0 x S f f v 结论:系统动量守恒 题型二.板块模型 M m v0 x S f f v 结论:机械能的减少量等于摩擦力与相对位移的积 感谢倾听 $$