1.5 弹性碰撞和非弹性碰撞 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

第一章 动量守恒定律 第五节弹性碰撞和 非弹性碰撞 碰撞是自然界中常见的现象。陨石撞击地球而对地表产生破坏，网球受球拍撞击而改变运动状态…… 课堂引入 有些碰撞碰后分开，有些碰撞碰后粘在一起；有些碰撞沿一条直线，有些碰撞不在一条直线上；有些碰撞过程可能机械能守恒，有些过程机械能可能不守恒……那么，在各种碰撞中能量又是如何变化的呢？ 课堂引入 一、碰撞的特点 1、时间特点： 碰撞过程中，相互作用时间极短。 2、作用力特点： 碰撞过程中，相互作用力即内力先急剧增大，后急剧减小，平均作用力很大。 3、位移特点： 碰撞过程中，由于在极短时间内物体的速度发生突变，物体的位移很小，可认为碰撞前后物体处于同一位置。 4、碰撞系统 动量的特点： 碰撞过程中，系统的内力远远大于外力，故即使外力之和不为零，其对系统的作用也可忽略不计，系统的总动量也将近似守恒。 5、能量特点： 碰撞过程系统的机械能不会增加，可能减少，也可能不变。 如图，滑轨上有两辆安装了弹性碰撞架的小车，它们发生碰撞后改变了运动状态。测量两辆小车的质量以及它们碰撞前后的速度，研究碰撞前后总动能的变化情况。 二、碰撞的几种分类（按能量损失的情况分） 二、碰撞的几种分类（按能量损失的情况分） 1、弹性碰撞： （1）概念：碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。 （2）特点：动量守恒、机械能守恒 （3）规律： v1 静止 m1 m2 v2’ m2 动量守恒： 机械能守恒: 情景1——一动碰一静：物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性碰撞，碰撞后它们的速度分别为v1’和v2’ 。用m1、m2、v1表示v1’和v2’ v1’ m1 结论： (1)当m1＝m2时，v1′＝0，v2′＝v1(质量相等，速度交换) (2)当m1＞m2时，v1′＞0，v2′＞0，且v2′＞v1′(大碰小，一起跑) (3)当m1＜m2时，v1′＜0，v2′＞0(小碰大，要反弹) (4)当m1≫m2时，v1′＝v0，v2′＝2v1(极大碰极小，大不变，小加倍) (5)当m1≪m2时，v1′＝－v1，v2′＝0(极小碰极大，小等速率反弹，大不变) 二、弹性碰撞实例分析 弹性碰撞 情景2——一动碰一动：若在一光滑水平面上有两个质量分别为m1、m2的刚性小球A和B，以初速度v1、v2运动，若它们能发生碰撞（为一维弹性碰撞），碰撞后它们的速度分别为v1’和v2’ 分别是多大？ 动量守恒 机械能守恒 思考：若v2=0时，结论与前面的是否相同？ 二、碰撞的几种分类（按能量损失的情况分） 2、非弹性碰撞： （1）概念：如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。 （2）特点：动量守恒 （3）规律： > 二、碰撞的几种分类（按能量损失的情况分） 3、完全非弹性碰撞： （1）概念：是非弹性碰撞的特例，这种碰撞的特点是碰后粘在一起(或碰后具有共同的速度)，其动能损失最大。 （2）规律： 机械能 不守恒 二、碰撞的几种分类（按能量损失的情况分） (3)完全非弹性碰撞的常见模型 二、碰撞的几种分类（按能量损失的情况分） (1)动量守恒：即p1＋p2＝p1′＋p2′. (2)动能不增加：即Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′. (3)速度要合理 ①若碰前两物体同向运动，则应有v后>v前，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有v前′≥v后′。 ②碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。 碰撞三原则： 三、碰撞的几种分类（按运动轨迹分） 1．对心碰撞：两球碰撞时，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同—条直线上，碰撞之后两球的速度仍沿着这条直线，这种碰撞称为对心碰撞，也叫正碰。 2．非对心碰撞：两球碰撞时，碰撞之前的运动速度与两球心的连线不在同—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。斜碰也遵循动量守恒定律，但情况较复杂，中学阶段不作要求。 1.对心碰撞——正碰： 2.非对心碰撞——斜碰： 碰前运动速度与两球心连线处于同一直线上 碰前运动速度与两球心连线不在同一直线上 三、碰撞的几种分类（按运动轨迹分） 发生对心碰撞的两个物体，碰撞前后的速度都沿同一条直线，他们的动量也都沿这条直线，可以在这个方向上应用动量守恒定律。 典例分析 1．如图所示，两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动，滑块A的质量为m，速度大小为2v0，方向向右，滑块B的质量为2m，速度大小为v0，方向向左，两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是A向________运动，B向________运动． 左 右 （多选）质量分别为m1和m2的两个物块在光滑的水平面上发生正碰，碰撞时间极短，其x-t图像如图所示，则下列判断正确的是（　　） A．两物块的质量之比m1：m2=1：3 B．两物块的质量之比m1：m2=1：2 C．两物块碰撞后粘在一起 D．此碰撞一定为弹性碰撞 典例分析 AD $$