1.4 弹性碰撞与非弹性碰撞（23张PPT）课件 2024-2025学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

(共23张PPT)
第一章 动量及其守恒定律
第4节 弹性碰撞与非弹性碰撞
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……
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？
1.了解弹性碰撞和非弹性碰撞。
2.会分析具体实例中的碰撞特点及类型。
3.会用动量、能量的观点解决与一维碰撞相关的实际问题。
1.弹性碰撞：如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。
（例如钢球、玻璃球的碰撞）
2.非弹性碰撞
(1)非弹性碰撞：如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。
（例如木制品的碰撞）
(2)完全非弹性碰撞：是非弹性碰撞的特例，这种碰撞的特点是碰后粘在一起(或碰后具有共同的速度)，其动能损失最大。（例如橡皮泥球之间的碰撞）
01 不同类型的碰撞
思考：如图所示，物体A和B放在光滑的水平面上，A、B之间用一轻绳连接，开始时绳是松弛的，现突然给A以水平向右的初速度v0.(作用过程绳未断)
（1）物体A和B组成的系统动量是否守恒？机械能是否守恒？
（2）上述物体A和B之间的作用过程可以视为哪一类碰撞？
动量守恒，机械能不守恒．
完全非弹性碰撞．
实验一：质量相等的两个钢球的碰撞（弹性碰撞的实验研究）
把两个质量相等的钢球并排挂在一起,球B静止，把球A拉到某一高度释放，球A摆到最低点时与球B正碰。碰撞后球A和球B会怎样运动？
实验中，记下球A释放的位置和碰撞后球A和球B摆至最大高度时的位置。改变球A拉起的高度，重复实验。
两球质量相等时，碰撞有什么特点？
02 弹性碰撞
质量相等的两个钢球相碰撞，碰撞后球A立即停下，而球B几乎摆到球A原来的高度。
视频
（1)把球A换成质量更大的钢球，球B静止，把球A拉至某一高度释放并与球B正碰，观察碰撞情况。改变球A拉起的高度，重复实验。被碰球质量较小时，碰撞有什么特点？
（2)球A静止，把球B拉至某一高度释放并与球A碰撞，观察碰撞情况。改变球B拉起的高度，重复实验。被碰球质量较大时，碰撞有什么特点？
当被碰球质量较小时，碰撞后A、B 两球都向前运动；当被碰球质量较大时，碰撞后球B会反弹而球A向前运动。
为什么会出现这种情况呢？
视频
实验二：质量不相等的两个钢球的碰撞（弹性碰撞的实验研究）
创设情景：
我们假设物体以速度与原来静止的物体发生正碰，如图所示，碰撞后他们的速度分别为和。分析物体碰撞后的速度与物体质量之间有怎样的关系特点。
分析：
动量守恒：
机械能守恒：
整理得
解得：
解得
碰撞规律不难记
两项相加是规律；
一 二 一，二 二 二；
分母都是1+2；
要问是多少；
角标互换就可以；
1换2,2换1
当0时，有
1 0，= 等质量物体弹性碰撞速度交换（如打台球）
2 大撞小，同向跑
3 ，= 碰后速度几乎没变，仍按原速度运动，
以的速度的两倍向前运动。
4 ， 小撞大，被弹回
5 ，=0 碰后被按原来速率弹回，几乎末动。
例题：两个物体的质量都是m，碰撞以前一个物体静止，另一个以速度v向它撞去。碰撞以后两个物体粘在一起，成为一个质量为2m的物体，以速度v’继续前进。这个碰撞过程中能量守恒吗？
v
静止
m
m
v’
2m
根据动量守恒定律
碰撞后的共同速度
碰撞前的总动能
碰撞后的总动能
不守恒
完全非弹性碰撞
完全非弹性碰撞机械能损失最大
非弹性碰撞存在机械能损失
03 非弹性碰撞
例题：如图所示，打桩机重锤的质量为m1,从桩帽上方某高处由静止开始沿竖直方向自由落下，打在质量为m2的钢筋混凝土桩子上（包括桩帽）。锤与桩发生碰撞的时间极短，碰撞后二者以相同速度一起向下运动将桩打入地下。若碰撞前锤的速度为vo,求锤与桩所组成的系统碰撞后的动能及碰撞过程中损失的动能。
分析：锤与桩碰撞过程中，虽然锤与桩组成的系统受到
重力和地对桩的阻力，合外力不为 0，但因碰撞时间
极短，二者相互作用的内力远大于外力，系统的动
量可视为守恒。碰撞后二者速度相同，属于完全非
弹性碰撞。可用动量守恒定律结合能量关系求解。
迁移：如图1-34所示，质量均为m 的物体B、C 静止在光滑水平面的同一直线上，一质量为m0的子弹A以速度v 射入物体B并嵌入其中。随后它们与C 发生弹性碰撞，求碰撞后B、C 的速度。
解答：选定子弹的初速度方向为正方向，设子弹嵌入B后，子弹与B的共同速度为v共，物体B、C碰撞后各自的速度为。子弹嵌入物体B的过程，根据动量守恒定律有
物体B、C碰撞的过程根据动量守恒定律和动能不变有
由以上各式解得
碰撞可能性的判断
碰撞问题遵循的三个原则：
(1)系统动量守恒，即p1＋p2＝p1′＋p2′.
(3)速度要合理：
①碰前两物体同向运动，即v后>v前，碰后，原来在前面的物体速度一定增大，且v前′≥v后′.
②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.
(2)系统动能不增加，即
1.判断题
(1)物体碰撞的过程,系统的动量一定是守恒的。( )
(2)物体碰撞的过程,系统的机械能一定是守恒的。( )
(3)两球发生弹性正碰时,两者碰后一定交换速度。( )
(4)物体碰撞后,不可能都静止。( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)×
2.在光滑的水平面上有A、B两球，其质量分别为mA、mB，两球在t0时刻发生正碰，并且在碰撞过程中无机械能损失，两球在碰撞前后的速度—时间图象如图所示，下列关系式正确的是（ ）
A．mA>mB　　　
B．mAC．mA＝mB
D．无法判断
B
3.两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA＝1 kg，mB＝2 kg，vA＝6 m/s，vB＝2 m/s，当球A追上B并发生碰撞后，两球A、B速度的可能值是(取两球碰撞前的运动方向为正)(　 　)
A．vA′＝5 m/s，vB′＝2.5 m/s
B．vA′＝2 m/s，vB′＝4 m/s
C．vA′＝－4 m/s，vB′＝7 m/s
D．vA′＝7 m/s，vB′＝ 1.5 m/s
B
4.(多选)如图所示,一质量M=8.0 kg的长方形木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一个质量m=2.0 kg的小木块A。分别给A和B一大小均为5.0 m/s,方向相反的初速度,使A开始向左运动,B开始向右运动,A始终没有滑离B,A、B之间的动摩擦因数是0.5。则在整个过程中,下列说法正确的是( )
A.小木块A的速度减为零时,长木板B的速度大小为3.75 m/s
B.小木块A的速度方向一直向左,不可能为零
C.小木块A与长木板B速度相同时大小为3 m/s,方向向左
D.长木板B的长度可能为10 m
AD
1. 弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。
(1) 规律：动量守恒、机械能守恒
(2) 能量转化情况：系统动能没有损失
2. 非弹性碰撞：碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。
(1) 规律：动量守恒，机械能减少
(2) 能量转化情况：完全非弹性碰撞中系统动能损失最大