1.5 弹性碰撞与非弹性碰撞 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

弹性碰撞与非弹性碰撞 1 模型引入 A B A B A B v1 V2=0 碰撞过程有两个阶段：挤压阶段；恢复阶段。 碰撞过程中有三个特殊状态：开始接触、形变最大、即将分离。 2 弹性碰撞 定义：碰撞过程中物体发生弹性形变，物体能完全恢复形变。 特点：①碰撞过程中动量守恒。 ②碰撞过程中机械能守恒；碰撞前、后系统动能相等。 ③碰后两物体相互远离，且速度不同。 注意：弹性碰撞后的物体不发生永久性的形变，不裂成碎片，不粘在一起，不发生热传递及其他变化。 3 弹性碰撞的常见模型“动碰静” m1 m2 m1 m2 动量守恒 机械能不变 当m1=m2时，v1=0，v2'=v1，两小球速度交换。 当m1<m2时，v1'<0，入射小球反弹。 弹性小球与墙壁、地面的碰撞,入射小球无动能损失。 当m1>>m2时，v1' ≈ v1，v2'≈2v1。 应用：网球被竖直上抛在最高点，运动员挥动球拍以速度v1迎面将网球击回，求网球被击后返回的瞬时速度。 当m1<<m2时，v1'≈ -v1，v2'≈0。 4 课堂小结 若v2=0时，结论与前面的“动碰静”是否相同？ 注意：在一条直线上的弹性碰撞，碰撞前后两球的相对速度 大小不变，方向相反。即： v1-v2＝-(v1'-v2') 5 碰撞中的极值问题 6 碰撞中的极值问题 7 弹性碰撞 令M2为这里的x 8 课堂小结 例题：如图所示，两小球迎面发生弹性正碰。已知两小球的质量分别为：m1=3kg、m2=2kg、碰撞前两小球的速度大小分别为：v1=2m/s，v2=1m/s。 求碰撞后两球的速度大小和方向。 9 非弹性碰撞 定义：碰撞过程中物体发生弹性形变，形变不能完全恢复原状。 特点：①碰撞过程中动量守恒。 ②碰撞过程中有机械能的损失；碰撞后系统 的总动能小于碰撞前的总动能。 ③碰后两物体速度不同，且一定相互远离。 A B A B A B v1 V2=0 10 完全非弹性碰撞 定义：碰撞后两物体粘在—起或碰后具有共同的速度，发生完全非弹性形变。 特点：①碰撞过程中动量守恒。 ②碰撞过程中机械能的损失最大；碰撞后 系统的总动能小于碰撞前的总动能。 ③碰后两物体相对静止，速度相同。 A B A B A B v1 V2=0 m1v1+m2v2=(m1+m2) v 11 对心碰撞和非对心碰撞 对心：两球碰撞时,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,也叫对心碰撞.如图所示： ①发生正碰的两个物体,碰撞前后的速度都沿同一条直线, 它们的动量也都沿这条直线,在这个方向上动量守恒。 ②在高中阶段一般只研究正碰的情况。 非对心：一个运动的球与一个静止的球碰撞,如果碰撞之前球的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上,碰撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线。这种碰撞称为非对心碰撞,也叫斜碰.如图所示： 12 散射 2.说明： 微观粒子与宏观物体的作用，实际上是微观粒子与组成物体的微粒碰撞，由于体积小，发生正碰的概率极小，故多数粒子在碰撞后飞向四面八方。 1.定义：一束微观粒子与物体相互作用后，向各个方向运动，这种现象叫散射。 如：光的散射现象。 13 广义碰撞 相互作用的双方在相互作用过程中系统所受到的合外力为零（或某个方向的合力为零）时，我们可以将这样的过程视为“广义的碰撞过程”加以处理。 v0 m2 m1 14 子弹打木块 问题1  子弹、木块相对静止时的速度v 问题2  子弹在木块内运动的时间 问题3  子弹、木块发生的位移以及子弹打进木块的深度 问题4  系统损失的机械能、系统增加的内能。 问题5  要使子弹不穿出木块，木块至少多长？ 例题：设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块并留在其中，设木块对子弹的阻力恒为f。 v0 15 子弹打木块 变式3：将质量为 m=2kg的物块,以水平速度v0= 5m/s射到静止在光滑水平面上的平板车上 , 小车的质量为M=8kg ,物块与小车间的摩擦因数μ = 0.4 ,取 g=10m/s2. (1)物块抛到小车上经过多少时间两者相对静止? (2)在此过程中小车滑动的距离是多少? (3)整个过程 中有多少机械能转化为内能? v0 16 弹性碰撞斜弧槽 例题：如图所示，在光滑的水平面上有一静止的带有光滑曲面滑块，质量为M。现有一大小忽略不计的小球，质量为m，以速度v0冲向滑块，并进入滑块 的光滑轨道，设轨道足够高。求： （1）小球在轨道上能上升的最大高度 （2）上述过程中小球对滑块所做的功和滑块对小球做功 （3）小球与滑块分离时它们的速度分别为多少？ 17 $$