1.5 弹性碰撞和非弹性碰撞 课件 (共23张PPT) 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

(共23张PPT)
一、问题引入
　　碰撞是自然界常见的现象。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……
　　物体碰撞中动量的变化情况，前面已进行了研究。那么，在各种碰撞中能量又是如何变化的？
　　在第一节的碰撞实验中，经过计算我们知道碰撞后两辆小车粘在一起，则总动能减少。这种情况普遍吗？是否有碰撞前后总动能不变的情况呢？
　　我们可以通过下图的实验来研究这个问题。
思考：
（1）碰撞中动能减少的原因是什么？
（2）该实验装置如何减少动能损失的？
（3）还有什么其他办法减少动能损失吗？
（4）需要测量哪些实验数据，怎么测量？
研究小车碰撞前后动能的变化
1．定义：系统在碰撞前后动能不变，这类碰撞叫作弹性碰撞；
2．特点：碰撞后物体的形变完全恢复，碰撞过程中系统机械能守恒。
　　钢球、玻璃球碰撞时，动能损失很小，它们的碰撞可以看作弹性碰撞。
第五节 弹性碰撞和非弹性碰撞
弹性碰撞
1．定义：系统在碰撞后动能减少，这类碰撞叫作非弹性碰撞；
2．特点：碰撞后物体的不能完全恢复形变，碰撞过程中系统机械能减少；
3．完全非弹性碰撞：碰撞后两物体一起以同一速度运动，碰撞后物体产生的形变完全不能恢复，机械能损失最大。
　　橡皮泥球之间的碰撞是完全非弹性碰撞。
非弹性碰撞
第五节 弹性碰撞和非弹性碰撞
例题：
　　如图，在光滑的水平面上，两物体的质量都是 m ，碰撞前一个物体静止，另一个物体以速度 v 向它撞去。碰撞后两物体粘在一起，成为一个质量为 2 m 的物体，以一定速度继续前进。碰撞后该系统的总动能是否会有损失。
　　分析　可以先根据动量守恒定律求出碰撞后的共同速度 v′ ，然后分别计算碰撞前后的总动能进行比较。
【解】根据动量守恒定律，2 mv′＝mv，则 v′＝v
碰撞前的总动能 Ek＝ mv2
碰撞后的总动能 E′k＝ (2m)v′2＝ Ek
可见，碰撞后系统的总动能小于碰撞前系统的总动能。
v1'
v2'
碰撞前
碰撞后
v1
v1'
v2'
碰撞前后在一条直线，
叫正碰，也叫对心碰撞或一维碰撞；
碰撞前后不在一条直线，
叫斜碰，也叫非对心碰撞。
v1
一维碰撞
　　假设物体 m1 以速度 v1 与原来静止的物体 m2 发生弹性正碰，如图所示。碰撞后它们的速度分别为 v′1 和 v′2 。
二、知识讲解——弹性碰撞实例分析
如何解此方程组？
双守恒
一动碰一静
一维碰撞
二、知识讲解——弹性碰撞实例分析
如图所示，光滑水平面上有质量分别为m1和m2的小球，小球m1的速度为v1 ，小球m2的速度为v2 ，两球发生弹性正碰（对心碰撞），求碰后两球的速度分别是多少？
v1
m1
m2
碰撞满足动量守恒：
一动碰一动
弹性碰撞满足机械能守恒：
双守恒方程组
v2
一维碰撞
练习
1．在气垫导轨上，一个质量为 400 g 的滑块以 15 m/s 的速度与另一个质量为 200 g、速度为 10 m/s 并沿相反方向运动的滑块迎面相撞，碰撞后两个滑块粘在一起。
(1)求碰撞后滑块速度的大小和方向；
(2)这次碰撞，两滑块共损失了多少机械能？
v1
m1
m2
三、碰撞的可能性判断
v2
1. 系统动量守恒；
2. 系统动能不增加；
3. 符合实际（系统不能再次碰撞）
【例题2】两球在光滑水平面上沿同一直线同向运动，m1=1kg，m2=2kg，v1=6m/s，v2=2m/s。当1追上2并发生碰撞后，两球速度的可能值是（ ）
A．v1′=5 m/s， v2′=2.5 m/s
B．v1′=2 m/s， v2′=4 m/s
C．v1′=－4 m/s，v2′=7 m/s
D．v1′=7 m/s， v2′=1.5 m/s

不满足实际情况
不满足能量不增加
不满足实际情况
或者
(1)同向运动相碰：
(2)相向运动相碰：
且
碰后至少有一个物体要反向
v1
m1
m2
三、碰撞的可能性判断
v2
1. 系统动量守恒；
2. 系统动能不增加；
3. 符合实际（系统不能再次碰撞）；
或者
(1)同向运动相碰：
(2)相向运动相碰：
且
碰后至少有一个物体要反向
【例题3】(质量相等的1、2两球在光滑水平面上沿一直线同向运动，1球的动量为p1=9kg·m／s，2球的动量为p2=3kg·m／s，当1球追上2球发生正碰，则碰撞后1、2两球的动量可能为( )
A．p1'=6 kg·m／s　 p2'=6 kg·m／s
B．p1'=4 kg·m／s 　 p2'=6 kg·m／s
C．p1'= -6 kg·m／s 　 p2'=18 kg·m／s
D．p1'= 8kg·m／s 　 p2'=4 kg·m／s

不符合实际情况
不满足动量守恒
不满足能量不增加
【例题6】
弹簧模型：
(1)对于光滑水平面上的弹簧类问题，在作用过程中，系统所受合外力为零，满足动量守恒条件；
(2)系统只涉及弹性势能、动能，因此系统机械能守恒；
(3)弹簧压缩至最短时，弹簧连接的两物体速度相同，此时弹簧的弹性势能最大。
碰撞类模型的拓展
二、知识讲解——弹性碰撞实例分析
碰撞类模型的拓展
二、知识讲解——弹性碰撞实例分析
木板—滑块模型：
(1)在光滑的水平面上，把滑块、木板看作一个整体，摩擦力为内力，滑块和木板组成的系统动量守恒；
(2)由于摩擦生热，机械能转化成内能，系统的机械能不守恒，可以应用能量守恒定律求解问题；
(3)当木板和滑块相对静止时，两者的相对位移达到最大。
碰撞类模型的拓展
二、知识讲解——弹性碰撞实例分析
子弹打木块模型：
(1)子弹打木块的过程很短暂，内力远大于外力，系统的动量守恒；
(2)在子弹打木块的过程中摩擦生热，系统的机械能不守恒，机械能向内能转化；
(3)若子弹没穿过木块，二者共速，机械能损失最大。
二、知识讲解——弹性碰撞实例分析
例 1. A、B 两小球静止在光滑水平面上，用轻质弹簧相连接，A、B 两球的质量分别为 m 和 M(m < M)。若使A球获得初速度 v (图甲)，弹簧压缩到最短时的长度为 L1；若使 B 球获得初速度 v (图乙)，弹簧压缩到最短时的长度为 L2 ，则 L1 和 L2 的大小关系为（　　）
A．L1 > L2　　　　　B．L1 < L2
C．L1 ＝L2　　　　　D．不能确定
C
二、知识讲解——弹性碰撞实例分析
例 2.如图所示，方盒 A 静止在光滑的水平面上，盒内有一小滑块 B，盒的质量是滑块的 2 倍，滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为 μ 。若滑块以速度 v 开始向左运动，与盒的左、右壁发生无机械能损失的碰撞，滑块在盒中来回运动多次，最终相对于盒静止，则（　　）
A．最终盒的速度大小是 　　B．最终盒的速度大小是
C．滑块相对于盒运动的路程是
D．滑块相对于盒运动的路程是
C
小结
01
弹性碰撞；
非弹性碰撞；
完全非弹性碰撞。
02
03