1.4 弹性碰撞与非弹性碰撞 课件-2024-2025学年高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

1.4 弹性碰撞与非弹性碰撞 教学目标 CONTENT 01 02 03 会用动量守恒定律和机械能守恒定律解决一些简单的与生产、生活相关的实际问题 会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题 了解弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞 2 碰撞是自然界中常见的现象。 新课引入 碰撞的特点： ②碰撞物体间的作用力远大于外力。 ①相互作用时间很短。 系统的动量可认为是守恒的。 B A v1 m1 m2 B A v 例：光滑水平面上，质量为m1的小球A以速度v1与质量为m2的小球B发生正碰，碰后两小球粘在一起运动。求：碰后速度v。 碰撞前后机械能守恒吗？ 物理学中根据碰撞过程机械能是否损失将碰撞分为： 弹性碰撞 非弹性碰撞 和 碰撞过程动能没有损失或可以忽略 碰撞过程动能有损失 例如：微观粒子的碰撞、台球的碰撞等 碰撞后两物体结合在一起，这种碰撞动能损失最大。 完全非弹性碰撞 新课教学 不同类型的碰撞 一 弹性碰撞的实验研究 实验一：质量相等的两个钢球的碰撞 实验二：质量不相等的两个钢球的碰撞 弹性碰撞 二 弹性碰撞的实验研究 实验一：质量相等的两个钢球的碰撞 质量相等的两个钢球相碰撞，碰撞后球A立即停下，而球B几乎摆到球A原来的高度。 现象 为什么会是这种现象呢？ 弹性碰撞的实验研究 当被碰球质量较小时，碰撞后A、B 两球都向前运动； 现象 实验二：质量不相等的两个钢球的碰撞 当被碰球质量较大时，碰撞后球B会反弹而球A向前运动。 为什么会是这种现象呢？ 设A、B 质量分别为m1、m2 两球发生弹性碰撞，A 撞前速度为v1, 分析撞后速度情况。 动量守恒： 动能守恒： 联立以上两式得： 弹性碰撞的规律 弹性碰撞的规律 碰后实现动量和动能的全部转移（即交换了速度） 1. 若 m1=m2 2. 若 m1＞m2 3. 若 m1＜m2 可得： 碰撞后两球都向前运动。 可得：v1′＞0，v2 ′＞0 碰撞后质量小的球被反弹回去。 可得： v1 ′＜0，v2 ′＞0 弹性碰撞的规律 碰后m1速度几乎没变，仍按原速度运动，质量小物体以m1的速度的两倍向前运动。 碰后m1被按原来速率弹回，m2几乎末动。 4. 若m1>>m2 5. 若m1<<m2 可得： 可得： 牛顿摇篮 图1-35所示的装置常称为“牛顿摇篮”，让这些球碰撞，可出现有趣的现象。若拉起最左端一球，由静止释放，则会把最右端一球撞出，其他球静止不动；若拉起左端两球同时释放，则会把右端两球撞出，其他球静止不动。请试着拉起更多的球同时释放，看看撞击后会有怎样的结果。 若没“牛顿摇篮”，你还可用质量、体积都相同的多粒玻璃珠按照如图1-36所示的方法试一试。当将一粒玻璃珠弹向一排整齐紧挨的玻璃珠时，最外边的那颗玻璃珠会被弹出。 你能解释出现这些现象的原因吗？ m1 m2 v1 v2 光滑 m1 m2 动量守恒: 能量守恒: 非弹性碰撞 三 m1 m2 v1 v2 光滑 m1 m2 动量守恒: 能量守恒: 完全非弹性碰撞 四 如图1-33所示，打桩机重锤的质量为m1,从桩帽上方某高处由静止开始沿竖直方向自由落下，打在质量为m2的钢筋混凝土桩子上（包括桩帽）。锤与桩发生碰撞的时间极短，碰撞后二者以相同速度一起向下运动将桩打入地下。若碰撞前锤的速度为vo,求锤与桩所组成的系统碰撞后的动能及碰撞过程中损失的动能。 由以上表达式可见，在v0和m2一定时，m1越大，碰撞后锤和桩的动能越接近碰撞前锤的动能。因此，在桩不被打坏的前提下，锤的质量越大，打桩的效果越好。 讨论 在该问题中，若知道桩被打进的深度，你能求出泥土对桩的平均阻力吗？ 利用动能定理。 碰撞的规律: 1. 遵循动量守恒定律: 2. 能量不会增加. 3. 物体位置不突变. 4. 碰撞只发生一次. 只有弹性碰撞的动能守恒. 但速度可以突变. 在没有外力的情况下，不是分离就是共同运动. (碰撞过程两物体产生的位移可忽略) 规律总结 课堂小结 一、碰撞的特点：时间短，内力大 二、弹性碰撞与非弹性碰撞的特点 动量和机械能都守恒的是弹性碰撞 三、碰撞的可能性判断 动量守恒，动能不增加，速度合理 1. 如图所示，光滑水平直轨道上两滑块A、B用橡皮筋连接，A的 质量为m＝2kg。开始时橡皮筋松弛，B静止。给A向左的初速 度 ，一段时间后，B与A同向运动发生碰撞并粘在一 起，碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A的速度的2倍，也是碰撞 前瞬间B的速度的一半。整个过程中橡皮筋始终在弹性限度内， 则滑块B的质量为（　　） A．4kg B．3kg C．2kg D．1kg 跟踪练习 D 2. 质量相等A、B两球在光滑水平桌面上沿同一直线，同一方向 运动，A球的动量是7kg·m/s，B球的动量是5kg·m/s，当A球追 上B球发生碰撞，则碰撞后两球的动量可能值是（ 　　） 　　A. pA'=6kg·m/s，pB'=6kg·m/s 　　B. pA'=3kg·m/s，pB'=9kg·m/s 　　C. pA'=－2kg·m/s，pB'=14kg·m/s 　　D. pA'=－4kg·m/s，pB'=17kg·m/s A $$