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1.5 弹性碰撞和非弹性碰撞
物理人教版(新教材)选择性必修第一册
知识回顾:
1.动量守恒定律的内容是什么?
2.动量守恒的条件是什么?
碰撞指的是两个物体在_____内发生相互作用,由于相互碰撞的物体组成的系统,外力通常远小于内力,可以忽略不计,系统在碰撞过程中_____
关于碰撞前和碰撞后的含义
碰撞前指的是__________ ,而不是发生碰撞前的某一时刻.
碰撞后指的是 __________ , 而不是发生碰撞后的某一时刻.
即将发生碰撞那一时刻
碰撞刚刚结束的那一时刻
很短的时间
动量守恒
碰 撞
碰撞过程的特点:
1、时间特点:在碰撞过程中,相互作用时间很短( △t→0) ;
2、作用力特点:在碰撞过程中,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:由于碰撞是在瞬间完成的,故可以认为碰撞前后,物体仍在原来的位置,即位移不变。并且,其他与碰撞物体相联系,但不直接参与碰撞的物体,其运动状态仍保持不变。
4、碰撞系统动量的特点:
将碰撞双方包括在同一系统内,系统的总动量(近似)守恒。
5、能量特点:
v1
m1
m2
一 按碰撞前后能量变化分类
1.弹性碰撞:
(1)定义:碰撞过程中机械能守恒的碰撞
3.完全非弹性碰撞(碰撞后两物体连在一起):
动量守恒,机械能损失最大
例如钢球、玻璃球的碰撞
(2)规律:
动量守恒
机械能守恒
2.非弹性碰撞:
(1)定义:碰撞过程中机械能不守恒的碰撞
例如木制品、橡皮泥球的碰撞
(2)规律:
动量守恒
(3)完全非弹性碰撞:机械能损失最多
机械能有损失
或者
动量守恒
机械能损失最大
3.完全非弹性碰撞(碰撞后两物体连在一起):
动量守恒,机械能损失最大
二 按碰撞前后轨迹分类
1.对心碰撞:碰撞前后速度都沿同一条直线
2.非对心碰撞:碰撞前后速度不沿同一条直线
v'1
m1
m2
v'2
v1
m1
m2
v1
m1
m2
v'1
m1
m2
v'2
假设物体m1以速度 与原来静止的物体m2碰撞,碰撞后它们的速度分别为 和 。我们的任务是得出用m1、 m2、 表达 和 的表达式。
1
v
1
v`
2
v`
1
v
1
v`
2
v`
v1
v2 = 0
地面光滑
m1
m2
三、弹性碰撞的分析
(2) 若 m1 > m2, 则 v1 0, v2 0,
(3) 若 m1 < m2,则 v1 0,v2 0,
等大小,互换跑
大碰小,都慢跑
小碰大,反向跑
深入讨论
若 m1 = m2,则 v1 ,v2 = ,
=
v1
>
>
<
>
0
(5) 若 m1 >> m2 ,则 v1 ≈ ,v2 ≈ ,
极小碰极大,大不变,小等速反弹
极大碰极小,大不变,小加倍
(4) 若 m1 << m2 ,则 v1 ≈ ,v2 ≈ ,
v1
2v1
-v1
0
1.(多选)甲物体在光滑水平面上运动速度为v1,与静止的乙物体相碰,碰撞过程中无机械能损失,下列结论正确的是( )
A.乙的质量等于甲的质量时,碰撞后乙的速度为
B.乙的质量远远小于甲的质量时,碰撞后乙的速度是2
C.乙的质量远远大于甲的质量时,碰撞后甲的速度是-
D.碰撞过程中甲对乙做的功大于乙动能的增量
牛刀小试
ABC
正碰(对心碰撞)
斜碰(非对心碰撞)
四、从碰撞的速度方向来分类
2、(多选)关于碰撞的说法,正确的是( )
A.发生正碰的系统,总动能一定不变
B.发生正碰的系统,总动能可能减小
C.发生斜碰的系统,总动能一定减小
D.发生斜碰的系统,总动能可能不变
BD
牛刀小试
1、定义:微观粒子相互接近时并不发生直接接触,这种微观粒子的碰撞叫做散射。
2、散射方向:由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小,所以多数粒子在碰撞后飞向四面八方。
五、散射
散射是研究物质微观结构的重要方法:
卢瑟福做α粒子散射实验,提出了原子的核式结构学说。
3、下列关于碰撞的理解正确的是:( )
A、在碰撞现象中,一般内力都远大于外力,所以可以认为碰撞时系统的动量守恒
B、如果碰撞过程中机械能守恒,这样的碰撞叫做非弹性碰撞
C、微观粒子的相互作用由于不发生直接接触,所以不能称其为碰撞
D、微观粒子的相互作用虽然不发生直接接触,但仍称其为碰撞
AD
牛刀小试
小 结
首先,从碰撞的特点出发,探索解决碰撞类问题的方法;
其次,按照由简单到复杂的原则, 采用理论和实验相结
合的方法分析了正碰的特性;
最后,通过定性分析斜碰,引申到微观粒子的散射,认识研究碰撞对探索微观世界的意义.
弹性碰撞:碰撞过程中机械能守恒;
非弹性碰撞:碰撞过程中机械能不守恒;
从能量变化方面分类
例如:钢球、玻璃球的碰撞
动能
动能
弹性势能
例如:木球、橡皮泥球的碰撞
动能
动能
弹性势能
内能
完全非弹性碰撞:是非弹性碰撞的特例,碰后两物体粘在一起运动,机械能损失最大.
对心碰撞,也叫正碰.
非对心碰撞,也叫斜碰.
从碰撞的速度方向来分类
注:无论是哪种碰撞,都遵守动量守恒定律.