陕西省石泉县江南高级中学沪科版高中物理选修3-5课件：1.4 美妙的守恒定律 授课 (2份打包)

1．4　美妙的守恒定律 碰撞中物体的相互作用时间极短，相互作用力极大，即内力远大于外力 一、碰撞中动量守恒 二、弹性碰撞与非弹性碰撞 碰撞中的相互作用力存在摩擦力或介质阻力，碰撞中有内能或其它形式能的产生，相互作用后，系统的动能减少。 碰撞中的相互作用力是弹力、电场力，碰撞中只有物体间动能、势能的转化，相互作用前后，系统的动能保持不变。 弹性碰撞: 非弹性碰撞: 完全非弹性碰撞: 两个物体碰撞后结为一体，系统的动能减少最多 1、概念 2、弹性碰撞研究: 弹性碰撞 压缩阶段 恢复阶段 动能减小、势能增大 速度相等时 动能最小、势能最大 势能减小、动能增大 形变完全消失时 势能为零、动能最大 V1 V2=0 光滑 能量关系式 V1 V2=0 光滑 (1)若m1>m2，v1′和v2′都是正值，表示v1′和v2′都与 v1方向________．(m1≫m2，v1′＝v1，v2′＝2v1，表 示m1的速度不变，m2以2v1的速度被撞出去) (2)若m1<m2，v1′为负值，表示v1′与v1方向 _________，m1被弹回．(若m1≪m2，v1′＝－v1，v2′＝0，表示m1被反向以原速率弹回，而m2仍静止) (3)若m1＝m2，则有v1′＝0，v2′＝v1，即碰撞前后两球____________互换． 相同 相反 速度 提示：小球1与小球2碰撞交换速度，小球1与2、小球2与3碰撞交换速度，最终小球1、2、3静止，小球4以速度v0运动。 想一想 1．如图所示，光滑水平面上并排着小球2、3、4，小球1以速度v0射来，已知四个小球完全相同，小球间发生弹性碰撞，则碰撞后各小球的运动情况如何？ 3、非弹性碰撞： V1 V2 光滑 4、完全非弹性碰撞： V1 V2 光滑 碰撞的分类 动量守恒，动能没有损失 动量守恒，动能有损失 m1v1+m2v2=(m1+m2)v,动能损失最大 总结: 按碰撞前后速度方向的关系分 正碰 斜碰 按能量损失的情况分 弹性碰撞： 非弹性碰撞： 完全非弹性碰撞： 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. 内力远大于外力. 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. 总结: (碰撞过程两物体产生的位移可忽略) 例1: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 分析:碰撞动量守恒, 知:A·B·C都满足. ，知:A·B·C也都满足. 总动能不能增加，即 由p2＝2mEk得：Ek＝eq \f(p2,2m)，下面计算碰撞前后总动能的变化 对A项：ΔE＝eq \f(36,2mA)＋eq \f(36,2mB)－eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(49,2mA)＋\f(25,2mB)))＝－eq \f(13,2mA)＋eq \f(11,2mB)<0，符合条件，该项成立； 对B项：ΔE＝eq \f(9,2mA)＋eq \f(81,2mB)－eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(49,2mA)＋\f(25,2mB)))＝－eq \f(20,mA)＋eq \f(28,mB)>0，动能增加了，不成立；同理C项也不成立． 变式训练 1.(2012·东营高二检测)甲、乙两铁球质量分别是m1＝1 kg，m2＝2 kg，在光滑平面上沿同一直线上运动，速度分别是v1＝6 m/s、v2＝2 m/s.甲追上乙发生正碰后两物体的速度 有可能是(　　) A．v1′＝7 m/s，v2′＝1.5 m/s B．v1′＝2 m/s，v2′＝4 m/s C．v1′＝3.5 m/s，v2′＝3 m/s D．v1′＝4 m/s，v2′＝3 m/s 解析：选B.选项A和B均满足动量守恒条件，但选项A碰后总动能大于碰前总动能，选项A错误、B正确；选项C不满足动量守恒条件，错误；选项D满足动量守恒条件，且碰后总动能小于碰前总动能，但碰后甲球速度大于乙球速度，不合理，选项D错误． B 二、子弹打木块模型及拓展应用 动量守恒定律应用中有一类典型的物理模型——子弹打木块模型．此类模型的特点： 1．由于子弹和木块组成的系统所受合外力为零(水平面光