1.5弹性碰撞和非弹性碰撞（课件）（34张PPT) 高二上学期物理 人教版（2019） 选择性必修第一册

(共34张PPT)
第一章：第5节
弹性碰撞和非弹性碰撞
高中物理选择性必修第一册
目录
CONTENT
高中物理选择性必修第一册
弹性碰撞和非弹性碰撞
弹性碰撞的实例分析
新课引入
01.
高中物理选择性必修第一册
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……
特点：时间很短，作用力很大，运动状态变化很大。内力远大于外力，所以碰撞过程可以认为动量守恒。
新课引入
02.
高中物理选择性必修第一册
新课引入
03.
高中物理选择性必修第一册
有些碰撞碰后分开，有些碰撞碰后粘在一起；有些碰撞沿一条直线，有些碰不在一条直线上；有些碰撞过程可能机械能守恒，有些过程机械能可能不守恒……那么，在各种碰撞中能量又是如何变化的呢？
弹性碰撞与
非弹性碰撞
第一部分
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实验
01.
如图，滑轨上有两辆安装了弹性碰撞架的小车，它们发生碰撞后改变了运动状态。测量两辆小车的质量以及它们碰撞前后的速度，研究碰撞前后总动能的变化情况。
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实验数据处理
02.
质量m 速度v 次数 A滑块m1 B滑块m2 A碰前v1 B碰前v2 A碰后v'1 B碰后v'2
1
2
3
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问题探究
03.
看两次摆角是否相同
问题:如何探寻两球碰撞前后有无机动能损失？
高中物理选择性必修第一册
弹性碰撞
04.
2.规律：
1.概念：如果系统在碰撞前后动能不变，这类碰撞叫作弹性碰撞
（elastic collision）。
动量守恒
动能
不变
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问题探究
05.
光滑水平面上，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。
v
静止
m
m
v’
2m
由动量守恒定律：
碰撞前系统总动能：
碰撞后系统总动能：
碰撞过程有动能损失
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2.规律：
动量守恒
动能
减少
或
非弹性碰撞
06.
1.概念：如果系统在碰撞前后动能减少，这类碰撞叫作非弹性碰撞
（inelastic collision）。
高中物理选择性必修第一册
完全非弹性碰撞
07.
2.规律：
1.概念：碰撞后两物粘合在一起，以共同速度运动。
动量守恒
动能减少
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碰撞过程演示
08.
碰撞过程中能量与形变量的演变——碰撞过程的“慢镜头”
v1
v共
弹性碰撞
非弹性碰撞
完全非弹性碰撞
能够完全恢复形变
不能够完全恢复形变
粘合在一起运动
弹性碰撞的
实例分析
第二部分
高中物理选择性必修第一册
碰撞情境剖析1——动碰静
01.
v1
静止
m1
m2
v2’
m2
动量守恒：
动能不变:
物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性碰撞，碰撞后它们的速度分别为v1’ 和v2’ 。用m1、m2、v1表示v1’ 和v2’ 的公式。
v1’
m1
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分类讨论
02.
1.当m1＝m2时，v1′＝0，v2′＝v1(质量相等，速度交换)
2.当m1＞m2时，v1′＞0，v2′＞0，且v2′＞v1′(大碰小，一起跑)
3.当m1＜m2时，v1′＜0，v2′＞0(小碰大，要反弹)
4.当m1 m2时，v1′＝v1，v2′＝2v1(极大碰极小，大不变，小加倍)
5.当m1 m2时，v1′＝－v1，v2′＝0(极小碰极大，小等速率反弹，大不变)
弹性碰撞
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若在一光滑水平面上有两个质量分别为m1、m2的刚性小球A和B，以初速度v1、v2同向运动（v1>v2），若它们能发生一维弹性碰撞，求它们碰撞后的速度v1’和v2’ 。
动量守恒
动能不变
碰撞情境剖析2——动碰动
03.
思考：若v2=0时，结论与前面的是否相同？
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碰撞三原则
04.
1.动量守恒：即p1＋p2＝p1′＋p2′.
2.动能不增加：即Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′.
3.速度要合理
(1)若碰前两物体同向运动，则应有v后>v前，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有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。
总结提升
第三部分
课堂小结
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01
弹性
碰撞
02
非弹性
碰撞
03
完全非弹性碰撞
碰撞后两物体连在一起运动的现象。
碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。
动量守恒，动能没有损失
动量守恒，动能有损失
动能损失最大
例题1
例题精选
01.
【参考答案】BC
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（多选）如左图所示，“充气碰碰球”游戏是一项很减压的趣味运动项目。为了研究其中的碰撞规律，简化为如右图所示的模型：直径相同的A球和B球碰撞前后都在同一水平直线上运动，碰前A球的动量，B球静止，碰后B球的动量变为。则两球质量与间的关系可能是A． B．
C． D．
解析
例题解析
02.
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以A球的初速度方向为正方向，由碰撞过程系统动量守恒得
解得
根据碰撞过程总动能不增加，有,解得
碰后两球同向运动，A的速度不大于B的速度，则有解得
因此，两球质量关系为,故选 BC。
例题2
例题精选
03.
【参考答案】C
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如图所示，物体A、B放在光滑的水平面上，且两物体间有一定的间距。时刻，分别给物体A、B一向右的速度，物体A、B的动量大小均为，经过一段时间两物体发生碰撞，已知碰后物体B的动量变为，两物体的质量分别为、，则下列说法正确的是（ ）
A．物体A的动量增加
B．物体A的质量可能大于物体B的质量
C．若碰后两物体粘合在一起，则
D．若该碰撞无机械能损失，则
解析
例题解析
04.
高中物理选择性必修第一册
A．由题意可知，该碰撞过程物体B的动量增加了碰撞过程两物体的动量守恒，则有所以物体A的动量减少了4kg·m/s，故A错误；B．由题意碰前物体A的速度一定大于物体B的速度，则有解得故B错误；C．若碰后两物体粘合在一起，则碰后两物体的速度相同，则有又解得故C正确；D．若该碰撞为弹性碰撞，则碰撞过程中没有能量损失，则有解得故D错误。故选C。
例题3
例题精选
05.
【参考答案】BD
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（多选）在足够长的光滑倾斜长直轨道上，先后将甲、乙两个小球分别以相同的初速度在同一位置沿轨道向斜上方弹出，两小球相遇时发生了完全非弹性碰撞，它们运动的图像如图所示。已知小球甲的质量为1kg，重力加速度大小g取，则下列说法正确的是（　　）
A．小球乙的质量为2kg
B．两小球碰撞过程中的机械能损失为25J
C．轨道斜面倾角满足
D．两小球回到出发点时的速度大小为
解析
例题解析
06.
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A．由图像可知，甲、乙两小球碰撞为完全非弹性碰撞，两小球碰撞过程中满足动量守恒，则有
其中，，
解得故A错误；
B．两小球碰撞过程中的机械能损失为故B正确；
解析
例题解析
07.
高中物理选择性必修第一册
C．由图像可知，甲、乙两小球碰撞后一起运动的加速度大小为
斜面光滑，根据牛顿第二定律可得联立解得，故C错误；
D．根据图像与横轴围成的面积表示位移，以乙研究，可知碰撞位置与出发点的距离为由图像可知，碰后甲、乙一起沿轨道向下做初速度为零的匀加速直线运动，根据解得两小球回到出发点时的速度为故D正确。故选BD。
例题4
例题精选
08.
【参考答案】ACD
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（多选）如图甲所示，劲度系数为的竖直轻弹簧下端固定在地面上，上端与物块B相连并处于静止状态。物块A从弹簧正上方某高度处静止释放，与物块B碰撞后以共同速度一起向下运动，碰撞过程时间极短。取物块A释放时的位置为原点、竖直向下为正方向建立轴。物块A的动能与其位置坐标的关系如图乙所示，图中数据皆为已知量。物块AB均可视为质点，不计空气阻力，则（　　）
A．物块A的重力为B．物块AB碰撞过程损失的
机械能为 C．弹簧的劲度系数
D．从到的过程中，弹簧的弹性势能增加了
解析
例题解析
09.
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A．根据则由图像斜率可知， 物块A的重力为故 A 正确。B．由图像可知碰撞后A的动能变为原来的 ，即A的速度大小变为原来的，设碰撞前一刻速度为 ，取初速度方向为正方向，由动量守恒定律有 解得碰后A的动能为 ，B的动能为 ，碰撞总共损失 的机械能，故B错误。
解析
例题解析
10.
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C．设A质量为 ，则B的质量为 ，由图乙可知，x1处，弹簧弹力等于B的重力 处A动能达到最大，此时AB的合力为零，则此时弹簧弹力为 ，从x1到过程中，弹簧弹力增加 ，由胡克定律知
故从 到 x1，由动能定理有联立解得 故 C 正确。D．碰撞后，A的动能为 ，则B的动能为，总动能为 ， 从x1到 过程中，由能量关系有 ，解得 故 D 正确。故选ACD。