内容正文:
授课教师:物思理
粤教版高中物理选择性必修第一册课件
第一章 动量和动量守恒定律
第5节 弹性碰撞与非弹性碰撞
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
目录
第5节 弹性碰撞与非弹性碰撞
探究新知
1、碰撞及其分类特点
2、弹性碰撞的特点分析
3、碰撞总结与典例
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
2
新课引入
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……
碰撞特点:
1.作用时间很短。
2.内力远大于外力。
所以碰撞过程动量守恒。
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
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物思理
物思理
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新课引入
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
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物思理
物思理
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物思理
物思理
物思理
例题1.光滑的水平地面上放着两个质量相等的A、B两个球,A、B球的质量均为m=1kg,其中B球静止,A球以初速度v0=10m/s向B球运动,A、B发生对心碰撞后A球静止。求(1)碰撞后B球的速度;(2)碰撞过程中损失的机械能。
参考答案:
(1)vB=10m/s
(2)△E=0
一、碰撞及其分类特点
对心碰撞(正碰):碰撞时速度方向在两物体重心的连线上,碰撞前后物体都在一条直线上运动,又叫一维碰撞。高中阶段只研究此种碰撞。
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
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物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
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物思理
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物思理
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物思理
物思理
物思理
一、碰撞及其分类特点
例题2.光滑的水平地面上放着两个质量相等的A、B两个球,A、B球的质量均为m=1kg,其中B球静止,A球以初速度v0=10m/s向B球运动,A、B发生对心碰撞后A球速度为vA=2m/s,vA 与v0方向相同。求(1)碰撞后B球的速度;(2)碰撞过程中损失的机械能。
参考答案:
(1)vB=8m/s
(2)△E=16J
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
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物思理
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一、碰撞及其分类特点
例题3.光滑的水平地面上放着两个质量相等的A、B两个球,A、B球的质量均为m=1kg,其中B球静止,A球以初速度v0=10m/s向B球运动,A、B发生对心碰撞后A、B球速粘在一起向前运动。求(1)碰撞后B球的速度;(2)碰撞过程中损失的机械能。
参考答案:
(1)vB=5m/s
(2)△E=25J
物思理
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一、碰撞及其分类特点
思考:以上三个例题当中的碰撞有什么相同点,有什么不同点?
1.第一种碰撞叫做弹性碰撞——两物体碰撞后,它们的形变能完全恢复,则没有机械能损失,碰撞前后两物体构成的系统的机械能相等。
弹性碰撞规律:
(1)动量守恒
(2)动能不变
物思理
物思理
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一、碰撞及其分类特点
2.第二和第三种碰撞叫做非弹性碰撞——两物体碰撞后,它们的形变不能完全恢复原状,这时将有一部分机械能转化为其他形式的能量,碰撞前后系统的机械能不再相等。
非弹性碰撞规律:
(1)动量守恒
(2)动能减少
物思理
物思理
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物思理
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一、碰撞及其分类特点
3.第三种碰撞叫做完全非弹性碰撞——两物体碰撞后完全不反弹而粘合在一起以共同速度运动,这时机械能损失最大。
完全非弹性碰撞规律:
(1)动量守恒
(2)动能减少
物思理
物思理
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例题:如图 1-5-2 所示,质量为\(m2)的物体 B 静止在光滑水平面上,物体 B 的左端连有轻弹簧,质量为\(m1)的物体 A 以速度\(v1)向 B 运动。
在 Ⅰ 位置:物体 A 与物体 B 的轻弹簧刚好接触,弹簧开始被压缩,物体 A 开始减速,物体 B 开始加速;
到 Ⅱ 位置:物体 A、B 的速度刚好相等(设为v),弹簧被压缩到最短;
到 Ⅲ 位置:物体 A、B 的速度分别为\(v1’)和\(v2')。
分三种情况讨论全过程系统动量和能量变化情况:
(1)在 Ⅲ 位置,弹簧可以恢复到原长。
(2)在 Ⅲ 位置,弹簧只能部分恢复,不能回到原长。
(3)在 Ⅲ 位置,弹簧弹性失效。
一、碰撞及其分类特点
物思理
物思理
物思理
物思理
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物思理
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一、碰撞及其分类特点
例题:
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一、碰撞及其分类特点
例题:
物思理
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一、碰撞及其分类特点
例题:
物思理
物思理
物思理
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物思理
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物思理
物思理
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二、弹性碰撞的特点分析
例题4.光滑的水平地面上放着A、B两个球,A球的质量为mA=1kg、B球的质量为mB=5kg,其中B球静止,A球以初速度v0=20m/s向B球运动,A、B发生弹性正碰。求碰撞后A、B两球各自的速度。
参考答案:
v1=-13.3m/s
v2=6.67m/s
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
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物思理
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物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
二、弹性碰撞的特点分析
1、特点:
动量守恒,机械能守恒。
2、两条方程:
3.常用特例:当 v2=0 时(动碰静),解得:
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
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物思理
物思理
物思理
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二、弹性碰撞的特点分析
1.当m1=m2时,v1′=0,v2′=v1 (质量相等,速度交换)
2.当m1≫m2时,v1′=v1,v2′=2v1 (极大碰极小,大不变,小加倍)
3.当m1≪m2时,v1′=-v1,v2′=0 (极小碰极大,大不变,小等速率反弹)
v2=0 时(动碰静):
三种特殊情况:
物思理
物思理
物思理
物思理
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生活实例小视频:
弹性碰撞
-质量相等,速度交换。
二、弹性碰撞的特点分析
物思理
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物思理
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物思理
物思理
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物思理
物思理
物思理
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物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
二、弹性碰撞的特点分析
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
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物思理
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物思理
物思理
物思理
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二、弹性碰撞的特点分析
4.一般情况(动碰动) :
解得:
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
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物思理
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物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
这个方法将复杂的弹性碰撞问题简化为一次计算共速,然后直接套用公式。
优势:避免解二次方程,计算过程简单不易出错。
二、弹性碰撞的特点分析
弹性碰撞问题的快速解法:
快解公式:
其中,v共是指两物体碰撞时达到的瞬时共同速度,即两物体在完全非弹性碰撞时会达到的共同速度。
记忆口诀:末速 = 二倍共速 - 初速
物思理
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碰撞三原则:
1.动量守恒:即 p1+p2=p1′+p2′.
2.动能不能增加: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′ 。(不能穿越!)
(2)若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。
三、碰撞总结与典例
物思理
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物思理
物思理
【典例 1】两球 A、B 在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动, 、 。当球 A 追上球 B 并发生碰撞后,两球 A、 速度的可能值是(取两球碰撞前的运动方向为正)( )
A.
B.
C.
D.
三、碰撞总结与典例
BC
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
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物思理
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物思理
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物思理
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物思理
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物思理
物思理
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物思理
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【典例2】如图所示,光滑的水平地面上,质量为1kg的小球A正以v=2m/s的速度向右运动。与前面大小相同、质量为3kg静止的小球B相碰,则碰后A、B两球总动能可能为( )
三、碰撞总结与典例
BC
物思理
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物思理
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物思理
物思理
物思理
【典例3】如图甲所示,在光滑水平面上a、b两小球发生正碰,图乙为它们碰撞前后的x-t(位移-时间)图象,已知a球质量m1=0.3kg,下列说法正确的是( )
A.碰撞后,a球做匀速运动,b球做匀加速运动
B.b球的质量m2=0.3kg
C.该碰撞为弹性碰撞
D.该碰撞损失的机械能△E=0.2J
三、碰撞总结与典例
C
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
物思理
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物思理
物思理
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物思理
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机械能守恒和动量守恒定律的比较
机械能守恒定律 动量守恒定律
研究对象
守恒条件
守恒性质
适用范围
联系
注意
单个、或相互作用的物体组成的系统
相互作用的物体组成的系统
只有重力或弹力做功,其他力不做功
系统不受外力或所受合外力等于零
标量守恒(不考虑方向性)
矢量守恒(规定正方向)
都可以用实验来验证,因此它们都是实验规律
仅限于宏观、低速领域
到目前为止物理学研究的一切领域
爆炸、碰撞、反冲 相互作用现象中,,因F内>>F外,动量是守恒的
但很多情况下有其它力(内力)做功,有其他形式能量转化为机械能,机械能不守恒
物思理
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