人教版高中物理选修3-5第十六章16．4碰撞课件
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-5第十六章16．4碰撞课件 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 678.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-04-06 21:28:24 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
碰撞的特点
1、时间特点：在碰撞过程中，相互作用时间很短；
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：
在碰撞过程中，系统的内力远远大于外力，故即使外力之和不为零，其对系统的作用也可忽略不计，系统的总动量也将近似守恒。
碰撞的常见模型
1、在水平面光滑，A球去碰撞静止前球B：
1)当mA=mB；碰后，A球静止，B球以A球的速度向右；
2)mA>mB碰后，A球和B球分别以不同的速度向右；
3)碰后粘合在一起，A球和B球一起以共同的速度向右。
碰撞的常见模型
2、两球质量相等，水平面光滑，碰撞前以相等的速率相向运动：
1)碰后，AB两球各自以原来的速度反向 弹回；
2)碰后，AB两球各自以比原来略小的速度反向弹回；
3)碰后，AB两球一起静止。
1、弹性碰撞----碰后形变完全恢复
弹性碰撞(elastic collision)
2、非弹性碰撞----碰后形变部分恢复
非弹性碰撞(inelastic collision)
3、完全非弹性碰撞
特征----碰后以共同速度运动
----碰后形变完全不能恢复
完全非弹性碰撞(perfectly inelastic collision)
弹性碰撞的常见模型
1、当m1=m2时，有：
v1’=0， v2’=v1
在弹性碰撞中，等质量发生速度交换
2、当m1>>m2时，有：
v1’=v1， v2’=2v1
3、当m1<v1’= - v1， v2’=0
完全非弹性碰撞的常见模型
1、正碰，也叫对心碰撞：如图所示，一个运动的小球与一个静止的小球碰撞，碰撞之前，运动小球的速度与两球的球心连线在同一条直线上，碰撞之后两球的速度仍沿这一条直线。
对心碰撞(direct impact)和非对心碰撞
2、非对心碰撞：如图所示，碰撞前后两球的速度不在同一条直线。
散射(scattering)
课外阅读：科学足迹——中子的发现
思考与讨论
试根据动量守恒定律，大致画出下图中A球碰撞后的速度。
进行分解，x和y方向上分别动量守恒。
1、(97上海)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、若两球质量相同，碰后以某一相等速率互相分开
B、若两球质量相同，碰后以某一相等速率同向而行
C、若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开
D、若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行
A D
反思：考虑弹性碰撞和非弹性碰撞两种可能。
课堂练习
2、在光滑水平面上,动能为E0、动量大小为P0的小钢球1与静止小钢球2发生碰撞，碰撞前后球1的运动方向相反，将碰撞后球1的动能和动量的大小记为E1、P1，球2的动能和动量的大小记为E2、P2，则必有( )
A、E１＜Ｅ０ B、Ｐ１＜Ｐ０
C、Ｅ２＞Ｅ０ D、Ｐ２＞Ｐ０
反思：考虑弹性碰撞和非弹性碰撞两种可能。
ABD
课堂练习
3、在质量为M的小车中挂有一单摆，摆球的质量为m0，小车（和单摆）以恒定的速度v沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，碰撞时间极短。如图所示，在此碰撞过程中，下列哪些说法是可能发生的（ ）
A、小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为v1、
v2、v3，满足(M＋m0)v=Mv1＋mv2＋m0v3
B、摆球的速度不变，小车和木块的速度分别变为v1和
v2，满足Mv=Mv1＋mv2
C、摆球的速度不变，小车和木块
的速度都变为v1，满足Mv=(M＋m)v1
D、小车和摆球的速度都变为v1，
木块的速度变为v2，满足
(M＋m0)v=(M＋m0) v1＋mv2
BC
反思：摆球——没有直接参与作用，瞬间速度不能突变。
课堂练习
思考：若竖直向上发射一物体,不计空气阻力,当物体炸裂成两块时,动量也守恒吗?
4、向空中发射一物体，不计空气阻力，当物体的速度
恰沿水平方向时，物体炸裂成a、b两块，若质量较大的
a块的速度方向仍沿原来的方向，则（ ）
A、b的速度方向一定与原速度方向相反
B、从炸裂到落地的这段时间内，a飞行的水平距离一定
比b大
C、a、b一定同时到达地面
D、在炸裂过程中，a、b受到的爆炸力的冲量大小一定相等
CD
反思：系统所受外力的合力虽不为零，但在水平方向所受外力为零，故系统水平分向动量守恒。
(近似动量守恒)
课堂练习
5、如图所示，A、B两物体的质量分别是m1＝5kg,m2=3kg.它们在光滑水平面上沿同一直线向右运动，速度分别为v1=5m/s,v2=1m/s.当A追上B后，与B上固定的质量不计的弹簧发生相互作用。弹簧被压缩后再伸长，把A、B两物体弹开，已知A、B两物体作用前后均沿同一直线运动，弹簧压缩时未超过弹簧的弹性限度。求： （1） AB相互作用后的最终 速度各是多少？ （2）碰撞中弹簧具有的最 大弹性势能是多少？
反思:弹性碰撞模型;
共速时弹性势能最大
参考答案:(1)vA=2m/s,vB=6m/s
(2)ΔEpmax=15J
课堂练习
质量为M的小车静止在光滑的水平面上，质量为m的小球用长为R的细绳吊在小车上O点，将小球拉至水平位置A点静止开始释放（如图所示），求小球落至最低点时速度多大？（相对地的速度）
分析:
摆到最低点的过程中水平分向动量守恒有
摆到最低点的过程中机械能守恒有
联立可得
课外练习
设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为d。求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离。
分析:
系统动量守恒有:
对木块动能定理 有:
系统能量守恒有:
课外练习
碰撞的特点
1、时间特点：在碰撞过程中，相互作用时间很短；
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：
在碰撞过程中，系统的内力远远大于外力，故即使外力之和不为零，其对系统的作用也可忽略不计，系统的总动量也将近似守恒。
碰撞的常见模型
1、在水平面光滑，A球去碰撞静止前球B：
1)当mA=mB；碰后，A球静止，B球以A球的速度向右；
2)mA>mB碰后，A球和B球分别以不同的速度向右；
3)碰后粘合在一起，A球和B球一起以共同的速度向右。
碰撞的常见模型
2、两球质量相等，水平面光滑，碰撞前以相等的速率相向运动：
1)碰后，AB两球各自以原来的速度反向 弹回；
2)碰后，AB两球各自以比原来略小的速度反向弹回；
3)碰后，AB两球一起静止。
1、弹性碰撞----碰后形变完全恢复
弹性碰撞(elastic collision)
2、非弹性碰撞----碰后形变部分恢复
非弹性碰撞(inelastic collision)
3、完全非弹性碰撞
特征----碰后以共同速度运动
----碰后形变完全不能恢复
完全非弹性碰撞(perfectly inelastic collision)
弹性碰撞的常见模型
1、当m1=m2时，有：
v1’=0， v2’=v1
在弹性碰撞中，等质量发生速度交换
2、当m1>>m2时，有：
v1’=v1， v2’=2v1
3、当m1<
完全非弹性碰撞的常见模型
1、正碰，也叫对心碰撞：如图所示，一个运动的小球与一个静止的小球碰撞，碰撞之前，运动小球的速度与两球的球心连线在同一条直线上，碰撞之后两球的速度仍沿这一条直线。
对心碰撞(direct impact)和非对心碰撞
2、非对心碰撞：如图所示，碰撞前后两球的速度不在同一条直线。
散射(scattering)
课外阅读：科学足迹——中子的发现
思考与讨论
试根据动量守恒定律，大致画出下图中A球碰撞后的速度。
进行分解，x和y方向上分别动量守恒。
1、(97上海)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、若两球质量相同，碰后以某一相等速率互相分开
B、若两球质量相同，碰后以某一相等速率同向而行
C、若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开
D、若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行
A D
反思：考虑弹性碰撞和非弹性碰撞两种可能。
课堂练习
2、在光滑水平面上,动能为E0、动量大小为P0的小钢球1与静止小钢球2发生碰撞，碰撞前后球1的运动方向相反，将碰撞后球1的动能和动量的大小记为E1、P1，球2的动能和动量的大小记为E2、P2，则必有( )
A、E１＜Ｅ０ B、Ｐ１＜Ｐ０
C、Ｅ２＞Ｅ０ D、Ｐ２＞Ｐ０
反思：考虑弹性碰撞和非弹性碰撞两种可能。
ABD
课堂练习
3、在质量为M的小车中挂有一单摆，摆球的质量为m0，小车（和单摆）以恒定的速度v沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，碰撞时间极短。如图所示，在此碰撞过程中，下列哪些说法是可能发生的（ ）
A、小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为v1、
v2、v3，满足(M＋m0)v=Mv1＋mv2＋m0v3
B、摆球的速度不变，小车和木块的速度分别变为v1和
v2，满足Mv=Mv1＋mv2
C、摆球的速度不变，小车和木块
的速度都变为v1，满足Mv=(M＋m)v1
D、小车和摆球的速度都变为v1，
木块的速度变为v2，满足
(M＋m0)v=(M＋m0) v1＋mv2
BC
反思：摆球——没有直接参与作用，瞬间速度不能突变。
课堂练习
思考：若竖直向上发射一物体,不计空气阻力,当物体炸裂成两块时,动量也守恒吗?
4、向空中发射一物体，不计空气阻力，当物体的速度
恰沿水平方向时，物体炸裂成a、b两块，若质量较大的
a块的速度方向仍沿原来的方向，则（ ）
A、b的速度方向一定与原速度方向相反
B、从炸裂到落地的这段时间内，a飞行的水平距离一定
比b大
C、a、b一定同时到达地面
D、在炸裂过程中，a、b受到的爆炸力的冲量大小一定相等
CD
反思：系统所受外力的合力虽不为零，但在水平方向所受外力为零，故系统水平分向动量守恒。
(近似动量守恒)
课堂练习
5、如图所示，A、B两物体的质量分别是m1＝5kg,m2=3kg.它们在光滑水平面上沿同一直线向右运动，速度分别为v1=5m/s,v2=1m/s.当A追上B后，与B上固定的质量不计的弹簧发生相互作用。弹簧被压缩后再伸长，把A、B两物体弹开，已知A、B两物体作用前后均沿同一直线运动，弹簧压缩时未超过弹簧的弹性限度。求： （1） AB相互作用后的最终 速度各是多少？ （2）碰撞中弹簧具有的最 大弹性势能是多少？
反思:弹性碰撞模型;
共速时弹性势能最大
参考答案:(1)vA=2m/s,vB=6m/s
(2)ΔEpmax=15J
课堂练习
质量为M的小车静止在光滑的水平面上，质量为m的小球用长为R的细绳吊在小车上O点，将小球拉至水平位置A点静止开始释放（如图所示），求小球落至最低点时速度多大？（相对地的速度）
分析:
摆到最低点的过程中水平分向动量守恒有
摆到最低点的过程中机械能守恒有
联立可得
课外练习
设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为d。求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离。
分析:
系统动量守恒有:
对木块动能定理 有:
系统能量守恒有:
课外练习