1.5弹性碰撞和非弹性碰撞 课件(共23张PPT) 人教版（2019）选择性必修第一册
文档属性
| 名称 | 1.5弹性碰撞和非弹性碰撞 课件(共23张PPT) 人教版（2019）选择性必修第一册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 7.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-24 10:29:20 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
5 弹性碰撞和非弹性碰撞
新课引入
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
新课引入
碰碰车之间的碰撞给人们带来快乐
汽车之间的碰撞给人们带来灾难
我们通过实验来研究上述问题。思考如下问题：
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
仔细观察上图的实验装置，想一想，总动能减少的原因是什么？
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
为了尽量减少总动能的损失，可以对上图的实验装置怎样进行改进？
需要测量哪些实验数据？如何测量？
为两辆小车安装弹性碰撞架
碰撞过程中部分机械能转化为了内能，总动能减少。
用天平测出小车质量、通过光电门算出小车的速度，
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
m1v12/J m2v22/J m1v1'2/J m2v2'2/J
1
2
3
比较两辆小车碰撞前后动能之和
计算得出两小车碰撞前后的动能，填入下表。
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
1.按机械能是否守恒来区分
（1）弹性碰撞：系统在碰撞前后动能不变。
如钢球、玻璃球的碰撞
（2）非弹性碰撞：系统在碰撞后动能减少
（3）完全非弹性碰撞：碰撞后两物体连在一起运动的现象。
如橡皮泥的碰撞
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
2.从碰撞速度方向来区分
（1）正碰（对心碰撞或一维碰撞）：两个小球碰撞前后运动速度与
两球心的连线在同一条直线上
（2）斜碰（非对心碰撞）：两个小球碰撞前后运动速度与两球心的
连线不在同一条直线上
v1
v1'
v2
v1
v1'
v2
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
非弹性碰撞分析
m
m
v
m
v′
根据动量守恒定律：
2mv′ = mv
v′ = v
碰撞前的总动能：
Ek= mv2
碰撞后的总动能：
Ek′ =(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。
运动物体与静止物体碰撞
v1
v1'
v2'
二、弹性碰撞的实例分析
弹性碰撞实例分析
m1
m2
m1
根据动量守恒定律：
m1v1=m1v1′+m2v2′
根据机械能守恒定律：
m1v12=m1v1′2+m2v2′2
两式联立可得：
v1′=v1
v2′=v1
二、弹性碰撞的实例分析
（1）若m1=m2
m1-m2=0
m1+m2=2m1
v1′=0
v2′=v1
质量相等的物体发生弹性碰撞，速度发生交换。
二、弹性碰撞的实例分析
(2)若m1>>m2
m1-m2≈m1
m1+m2≈m1
v1′= v1
v2′= 2v1
第一个物体的速度几乎没有改变，而第二个物体以2v1的速度被撞击出去。
二、弹性碰撞的实例分析
(3)若m1<m1-m2≈-m2
≈0
v1′= -v1
v2′= 0
第一个物体被原速率反弹回去，而第二个物体仍然静止。
v1′= -v1
v1
v2′= 0
典题剖析
例1 (多选)在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞，下列现象可能的是( )
A．若两球质量相等，碰后以某一相等速率互相分开
B．若两球质量相等，碰后以某一相等速率同向而行
C．若两球质量不等，碰后以某一相等速率互相分开
D．若两球质量不等，碰后以某一相等速率同向而行
AD
例2 如图所示，P物体与一个连着弹簧的Q物体正碰，碰撞后P物体静止，Q物体以P物体碰撞前速度v离开，已知P与Q质量相等，弹簧质量忽略不计，那么当弹簧被压缩至最短时，下列的结论中正确的应是( )
A．P的速度恰好为零
B．P与Q具有相同速度
C．Q刚开始运动
D．Q的速度等于v
解析：P物体接触弹簧后，在弹簧弹力的作用下，P做减速运动，Q物体做加速运动，P、Q间的距离减小，当P、Q两物体速度相等时，弹簧被压缩到最短，所以B正确，A、C错误。由于作用过程中动量守恒，设速度相等时速度为v′，则mv=(m+m)v′，所以弹簧被压缩至最短时，P、Q的速度v′=v，故D错误。
B
典题剖析
例3 (多选)如图甲所示，在光滑水平面上的两小球A、B发生正碰，小球A的质量为m1=0.1 kg。图乙为它们碰撞前后两个小球的s-t图像。由此可以判断( )
A．碰前小球B静止，小球A向右运动
B．碰后小球A和B都向右运动
C．小球B的质量为m2=0.2 kg
D．小球B的质量为m2=0.3 kg
典题剖析
解析：由s-t图象的斜率得到，碰前B的位移不随时间而变化，处于静止，A速度大小为v1==4 m/s，方向只有向右才能与B相撞，故A正确；由s-t图像可知，碰后B的速度为正方向，说明向右运动，A的速度为负方向，说明向左运动，两小球运动方向相反，故B错误；由s-t图像可知，碰后B和A的速度分别为v2′=2 m/s，v1′=-2 m/s，根据动量守恒定律得m1v1=m2v2′+m1v1′，代入解得m2=0.3 kg，故C错误，D正确。故选A、D。
典题剖析
例4 A、B两球在水平光滑直轨道上同向运动，已知它们的动量分别是pA=5 kg·m/s， pB =7 kg·m/s。A从后面追上B并发生碰撞，碰后B的动量pB ′=10 kg·m/s，试分析两球质量的关系。
分析：碰撞问题的三个解题依据
1．动量守恒：
p1+p2=p1′+p2′
2．动能不增加：
Ek1 + Ek2≥Ek1′ + Ek2′
+ +
典题剖析
3．速度要符合情境：
如果碰前两物体同向运动，则后面物体的速度必大于前面物体的速度，即v后>v前，否则无法实现碰撞．
碰撞后，原来在前的物体的速度一定增大，且原来在前的物体速度大于或等于原来在后的物体的速度．即v前′≥v后′ ，否则碰撞没有结束
如果碰前两物体是相向运动，则碰后，两物体的运动方向不可能都不改变，除非两物体碰撞后速度均为零．
典题剖析
解析：由碰撞中动量守恒可求得
要使A追上B，则必有vA>vB，即
碰后pA′、pB′均大于0，表示同向运动，则应有：vB′≥vA′，即
则mB≤5mA。
碰撞过程中，动能不增加，则有
＋ ≥ ＋
解得mB≥mA。
综上可知
mA≤mB≤5mA
典题剖析
例4 A、B两球在水平光滑直轨道上同向运动，已知它们的动量分别是pA=5 kg·m/s， pB =7 kg·m/s。A从后面追上B并发生碰撞，碰后B的动量pB ′=10 kg·m/s，试分析两球质量的关系。
得mB>1.4mA。
pA′＝2 kg·m/s
课堂小结
弹性碰撞和非弹性碰撞
弹性碰撞
非弹性碰撞
动量守恒
机械能守恒
动碰静实例分析
动量守恒
机械能不守恒
v1′=v1
v2′=v1
5 弹性碰撞和非弹性碰撞
新课引入
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
新课引入
碰碰车之间的碰撞给人们带来快乐
汽车之间的碰撞给人们带来灾难
我们通过实验来研究上述问题。思考如下问题：
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
仔细观察上图的实验装置，想一想，总动能减少的原因是什么？
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
为了尽量减少总动能的损失，可以对上图的实验装置怎样进行改进？
需要测量哪些实验数据？如何测量？
为两辆小车安装弹性碰撞架
碰撞过程中部分机械能转化为了内能，总动能减少。
用天平测出小车质量、通过光电门算出小车的速度，
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
m1v12/J m2v22/J m1v1'2/J m2v2'2/J
1
2
3
比较两辆小车碰撞前后动能之和
计算得出两小车碰撞前后的动能，填入下表。
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
1.按机械能是否守恒来区分
（1）弹性碰撞：系统在碰撞前后动能不变。
如钢球、玻璃球的碰撞
（2）非弹性碰撞：系统在碰撞后动能减少
（3）完全非弹性碰撞：碰撞后两物体连在一起运动的现象。
如橡皮泥的碰撞
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
2.从碰撞速度方向来区分
（1）正碰（对心碰撞或一维碰撞）：两个小球碰撞前后运动速度与
两球心的连线在同一条直线上
（2）斜碰（非对心碰撞）：两个小球碰撞前后运动速度与两球心的
连线不在同一条直线上
v1
v1'
v2
v1
v1'
v2
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
非弹性碰撞分析
m
m
v
m
v′
根据动量守恒定律：
2mv′ = mv
v′ = v
碰撞前的总动能：
Ek= mv2
碰撞后的总动能：
Ek′ =(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。
运动物体与静止物体碰撞
v1
v1'
v2'
二、弹性碰撞的实例分析
弹性碰撞实例分析
m1
m2
m1
根据动量守恒定律：
m1v1=m1v1′+m2v2′
根据机械能守恒定律：
m1v12=m1v1′2+m2v2′2
两式联立可得：
v1′=v1
v2′=v1
二、弹性碰撞的实例分析
（1）若m1=m2
m1-m2=0
m1+m2=2m1
v1′=0
v2′=v1
质量相等的物体发生弹性碰撞，速度发生交换。
二、弹性碰撞的实例分析
(2)若m1>>m2
m1-m2≈m1
m1+m2≈m1
v1′= v1
v2′= 2v1
第一个物体的速度几乎没有改变，而第二个物体以2v1的速度被撞击出去。
二、弹性碰撞的实例分析
(3)若m1<
≈0
v1′= -v1
v2′= 0
第一个物体被原速率反弹回去，而第二个物体仍然静止。
v1′= -v1
v1
v2′= 0
典题剖析
例1 (多选)在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞，下列现象可能的是( )
A．若两球质量相等，碰后以某一相等速率互相分开
B．若两球质量相等，碰后以某一相等速率同向而行
C．若两球质量不等，碰后以某一相等速率互相分开
D．若两球质量不等，碰后以某一相等速率同向而行
AD
例2 如图所示，P物体与一个连着弹簧的Q物体正碰，碰撞后P物体静止，Q物体以P物体碰撞前速度v离开，已知P与Q质量相等，弹簧质量忽略不计，那么当弹簧被压缩至最短时，下列的结论中正确的应是( )
A．P的速度恰好为零
B．P与Q具有相同速度
C．Q刚开始运动
D．Q的速度等于v
解析：P物体接触弹簧后，在弹簧弹力的作用下，P做减速运动，Q物体做加速运动，P、Q间的距离减小，当P、Q两物体速度相等时，弹簧被压缩到最短，所以B正确，A、C错误。由于作用过程中动量守恒，设速度相等时速度为v′，则mv=(m+m)v′，所以弹簧被压缩至最短时，P、Q的速度v′=v，故D错误。
B
典题剖析
例3 (多选)如图甲所示，在光滑水平面上的两小球A、B发生正碰，小球A的质量为m1=0.1 kg。图乙为它们碰撞前后两个小球的s-t图像。由此可以判断( )
A．碰前小球B静止，小球A向右运动
B．碰后小球A和B都向右运动
C．小球B的质量为m2=0.2 kg
D．小球B的质量为m2=0.3 kg
典题剖析
解析：由s-t图象的斜率得到，碰前B的位移不随时间而变化，处于静止，A速度大小为v1==4 m/s，方向只有向右才能与B相撞，故A正确；由s-t图像可知，碰后B的速度为正方向，说明向右运动，A的速度为负方向，说明向左运动，两小球运动方向相反，故B错误；由s-t图像可知，碰后B和A的速度分别为v2′=2 m/s，v1′=-2 m/s，根据动量守恒定律得m1v1=m2v2′+m1v1′，代入解得m2=0.3 kg，故C错误，D正确。故选A、D。
典题剖析
例4 A、B两球在水平光滑直轨道上同向运动，已知它们的动量分别是pA=5 kg·m/s， pB =7 kg·m/s。A从后面追上B并发生碰撞，碰后B的动量pB ′=10 kg·m/s，试分析两球质量的关系。
分析：碰撞问题的三个解题依据
1．动量守恒：
p1+p2=p1′+p2′
2．动能不增加：
Ek1 + Ek2≥Ek1′ + Ek2′
+ +
典题剖析
3．速度要符合情境：
如果碰前两物体同向运动，则后面物体的速度必大于前面物体的速度，即v后>v前，否则无法实现碰撞．
碰撞后，原来在前的物体的速度一定增大，且原来在前的物体速度大于或等于原来在后的物体的速度．即v前′≥v后′ ，否则碰撞没有结束
如果碰前两物体是相向运动，则碰后，两物体的运动方向不可能都不改变，除非两物体碰撞后速度均为零．
典题剖析
解析：由碰撞中动量守恒可求得
要使A追上B，则必有vA>vB，即
碰后pA′、pB′均大于0，表示同向运动，则应有：vB′≥vA′，即
则mB≤5mA。
碰撞过程中，动能不增加，则有
＋ ≥ ＋
解得mB≥mA。
综上可知
mA≤mB≤5mA
典题剖析
例4 A、B两球在水平光滑直轨道上同向运动，已知它们的动量分别是pA=5 kg·m/s， pB =7 kg·m/s。A从后面追上B并发生碰撞，碰后B的动量pB ′=10 kg·m/s，试分析两球质量的关系。
得mB>1.4mA。
pA′＝2 kg·m/s
课堂小结
弹性碰撞和非弹性碰撞
弹性碰撞
非弹性碰撞
动量守恒
机械能守恒
动碰静实例分析
动量守恒
机械能不守恒
v1′=v1
v2′=v1