人教版高一物理选修3-5第十六章动量守恒定律第4节碰撞课件（共30张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高一物理选修3-5第十六章动量守恒定律第4节碰撞课件（共30张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 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 | 2020-05-11 09:36:30 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
高一物理选修3-5
第十六章动量守恒定律
第4节碰撞
包头市百灵庙中学
史殿斌
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
碰撞过程遵从动量守恒定律。那么，碰撞过程也一定遵从机械能守恒定律吗？
请观察以下图片，思考？
冰壶间碰撞
碰碰船间的碰撞
钢球间的碰撞
思考与讨论
1.在本章第1节开始的演示中，一个钢球与另一个静止的钢球相碰，如果两个钢球的质量相等，
第一个钢球停止运动，第二个钢球能
摆到同样的高度，说明这个碰撞过程
中没有能量损失，碰撞过程机械能守恒。
2.如图所示，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。
根据动量守恒定律mv=2mv?，
可得：v?=v/2
这个碰撞过程中碰撞前的
总动能Ek=mv2/2，
碰撞后的总动能Ek?=2mv?2/2=mv2/4。
因此，这个碰撞过程中总动能不守恒。
1．弹性碰撞
（1）如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。
（2）举例：弹性小球之间的碰撞，通常情况下的钢球、玻璃球等坚硬物体之间的碰撞及分子、原子等之间的碰撞皆可视为弹性碰撞。
（3）注意：弹性碰撞后的物体不发生永久性的形变，不裂成碎片，不粘在一起，不发生热传递及其他变化
（4）弹性碰撞应满足动量守恒，机械能也守恒。
（5）弹性碰撞模型：
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，A球以速度v0向静止
的B球运动，并于其发生
弹性碰撞，碰撞后它们的
速度分别为多少？
设小球A、B碰撞后它们的速度分别为v1和v2，则由弹性碰撞动量守恒定律和机械能守恒定律可得：
解方程组得：
（6）弹性碰撞的讨论：
①当m1＝m2时，v1＝0，v2＝v0碰撞后两球交换了速度
②当m1＞m2时，v1＞0，v2＞0碰撞后两球都向前运动
③当m1＜m2时，v1＜0，v2＞0碰撞后质量小的球被反弹回去
④当m1＞＞m2时，v1＝v0，v2＝2v0碰撞后m2获得速度最大
⑤当m1＜＜m2时，v1＝v0，v2＝0碰撞后m2获得动量最大
2．非弹性碰撞
（1）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。
（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—起或碰后具有共同的速度，其动能损失最大。
（3）注意：碰撞后发生永久性形变、粘在一起、摩擦生热等的碰撞往往为非弹性碰撞。
（4）非弹性碰撞动量守恒，机械能不守恒，但能量是守恒的。
二、对心碰撞和非对心碰撞
1．对心碰撞
两球碰撞时，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同一条直线上，碰撞之后两球的速度仍沿着这条直线，这种碰撞称为正碰，也叫对心碰撞。
注意：发生对心碰撞的两个物体，
碰撞前后的速度都沿同一条直线，它们的动量也都沿这条直线，在这个方向上动量守恒。
2．非对心碰撞
两球碰撞时，碰撞之前的运动速度与两球心的连线不在同—条直线上，碰撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线。这种碰撞称为非对心碰撞，
也叫斜碰。斜碰也遵循动
量守恒定律，但情况较复杂，
中学阶段不作要求。
三、散射
1.在粒子物理和核物理中，常常使一束粒子射人物体，粒子与物体中的微粒碰撞。这些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.由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的
概率很小，所以多数粒子在磁撞后飞向
四面八方。
【课堂训练】
1.弹性碰撞是指（ ）
A．正碰
B．对心碰撞
C．机械能守恒的碰撞
D．能量守恒的碰撞
C
2.下面关于碰撞的理解，正确的是（ ）
A．碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短时间内它们的运动状态发生显著变化的过程
B．在碰撞现象中，一般来说物体所受的外力作用不能忽略
C．如果碰撞过程中动能不变，则这样的碰撞叫做非弹性碰撞
D．根据碰撞过程中动能是否守恒，碰撞可分为正碰和斜碰
A
3.两小球a和b沿同一直线运动，如果它们发生弹性碰撞，设a对b的冲量大小I，b对a的冲量大小为I′，a对b做功的大小为W，b对a所做功的大小为W′则有（ ）
A．I可能不等于I′，W可能等于W′
B．I可能不等于I′，W必等于W′
C．I必等于I′，W 可能不等于W′
D．I必等于I′，W必等于W′
D
4.A、B两球沿一直线运动并发生正碰，如图所示为两球碰撞前后的位移﹣时间图象，a、b分别为A、B两球碰前的位移﹣时间图象，c为碰撞后两球共同运动的位移﹣时间图象，若A球质量mA＝2kg，则由图象判断下列结论正确的是（ ）
A.A、B碰撞前的总动量为10/3kg?m/s
B.碰撞时A对B所施冲量为-4N?s
C.碰撞前后A的动量变化为4kg?m/s
D.碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为10J
BCD
5.两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA＝1kg、mB＝2kg、vA＝6m/s、vB＝2m/s。当球A追上球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′＝5m/s，vB′＝2.5m/s
B．vA′＝2m/s，vB′＝4m/s
C．vA′＝﹣4m/s，vB′＝7m/s
D．vA′＝1m/s，vB′＝4.5m/s
BD
6.如图所示，在水平光滑直导轨上，静止着三个质量为m＝1kg的相同小球A、B、C，现让A球以v0＝2m/s的速度向着B球运动，A、B两球碰撞后粘合在一起，两球继续向右运动并跟C球碰撞，C球的最终速度vC＝1m/s。求：
（1）A、B两球跟C球相碰前的
共同速度多大？
（2）两次碰撞过程中一共损失了多少动能？
v=1m/s
ΔEk=1.25J
7.如图所示，在光滑水平面上有A，B，C三个大小相同的弹性小球静止地排成一直线。已知A球质量是为m，B球质量为3m，C球质量为2m。现使A球沿三球球心连线以速度v0冲向B球。假设三球间的相互作用都是弹性碰撞。试求三球不再发生相互作用时每个球的速度。
vA=-v0/2
vB=v0/10
vC=3v0/5
8．质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，A球的动量是7kgm/s，B球的动量是5kgm/s，当A球追上B球发生碰撞，则碰撞后A、B两球的动量可能值是（ ）
A．pA=6kgm/s，pB=6kgm/s
B．pA=3kgm/s，pB=9kgm/s
C．pA=-2kgm/s，pB=14kgm/s
D．pA=-5kgm/s，pB=17kgm/s
A
9．甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动，已知它们的动量分别是5kgm/s和7kgm,/s，甲追上乙并发生碰撞，碰撞后乙球的动量变为10kgm/s，则两球质量m甲与m乙的关系可能是（ ）
A．m乙=m甲 B．m乙=2m甲
C．4m甲=m乙 D．m乙=6m甲
C
10.在一根足够长的水平杆上穿着4个质量相同的珠子，珠子可以在水平杆上无摩擦地运动。初始时若各个珠子可以有任意的速度大小和方向，则它们之间最多可以碰撞（ ）次。
A．3 B．5
C．6 D．8
C
11．如图所示，在水平桌面上固定着一个光滑圆轨道，在轨道的B点静止着一个质量为m2的弹性小球乙，另一个质量为m1的弹性小球甲以初速度v0运动，与乙球发生第一次碰撞后，恰在C点发生第二次碰撞。则甲、乙
两球的质量之比m1:m2等于（ ）
A．5:3 B．9:1
C．1:7 D．2:3
AC
12．在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速度v0向右运动。在小球A的前方O点有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图所示。小球A与小球B发生正碰后小球A、B均向右运动。小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇，PQ=1.5PO。假设小球间的碰撞
及小球与墙壁之间的碰撞都是
弹性碰撞，求两小球质量之比
ml/m2
m1/m2=2
13．光滑水平地面上有两个静止的小物块a和b，a的质量为m，b的质量M可以取不同的数据。现使a以某一速度向b运动，此后a与b发生弹性碰撞（ ）
A．当M＝m时，碰撞后b的速度最大
B．当M＝m时，碰撞后b的动能最大
C．当M＞m时，若M越小，碰撞后b的速度越小
D．当M＜m时，若M越小，碰撞后b的速度越大
BD
14．如图所示，质量为m2的小球B静止在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速度为v0靠近B，并与B发生弹性碰撞。当m1和v0一定时，若m2越大。则（ ）
A．碰撞后A的速度越小
B．碰撞后A的速度越大
C．碰撞过程中B受到的冲量越小
D．碰撞过程中A受到的冲量越大
D
15．如图所示，质量分别为mA、mB的两个弹性小球A、B静止在地面上方，B球距地面的高度h=0.8m，A球在B球的正上方，先将B球释放，经过一段时间后再将A球释放，当A球下落t=0.3s时，刚好与B球在地面上方的P点相碰，碰撞时间极短，碰后瞬间A球的速度恰为零。已知mB=3mA，重力加速度大小g=10m/s2，忽略空气阻力及碰撞中的动能损失。求：
（1）B小球碰撞前后的速度
（2）P点距离地面的高度
?
vB1=1m/s，vB2=2m/s
h=0.75m
高一物理选修3-5
第十六章动量守恒定律
第4节碰撞
包头市百灵庙中学
史殿斌
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
碰撞过程遵从动量守恒定律。那么，碰撞过程也一定遵从机械能守恒定律吗？
请观察以下图片，思考？
冰壶间碰撞
碰碰船间的碰撞
钢球间的碰撞
思考与讨论
1.在本章第1节开始的演示中，一个钢球与另一个静止的钢球相碰，如果两个钢球的质量相等，
第一个钢球停止运动，第二个钢球能
摆到同样的高度，说明这个碰撞过程
中没有能量损失，碰撞过程机械能守恒。
2.如图所示，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。
根据动量守恒定律mv=2mv?，
可得：v?=v/2
这个碰撞过程中碰撞前的
总动能Ek=mv2/2，
碰撞后的总动能Ek?=2mv?2/2=mv2/4。
因此，这个碰撞过程中总动能不守恒。
1．弹性碰撞
（1）如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。
（2）举例：弹性小球之间的碰撞，通常情况下的钢球、玻璃球等坚硬物体之间的碰撞及分子、原子等之间的碰撞皆可视为弹性碰撞。
（3）注意：弹性碰撞后的物体不发生永久性的形变，不裂成碎片，不粘在一起，不发生热传递及其他变化
（4）弹性碰撞应满足动量守恒，机械能也守恒。
（5）弹性碰撞模型：
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，A球以速度v0向静止
的B球运动，并于其发生
弹性碰撞，碰撞后它们的
速度分别为多少？
设小球A、B碰撞后它们的速度分别为v1和v2，则由弹性碰撞动量守恒定律和机械能守恒定律可得：
解方程组得：
（6）弹性碰撞的讨论：
①当m1＝m2时，v1＝0，v2＝v0碰撞后两球交换了速度
②当m1＞m2时，v1＞0，v2＞0碰撞后两球都向前运动
③当m1＜m2时，v1＜0，v2＞0碰撞后质量小的球被反弹回去
④当m1＞＞m2时，v1＝v0，v2＝2v0碰撞后m2获得速度最大
⑤当m1＜＜m2时，v1＝v0，v2＝0碰撞后m2获得动量最大
2．非弹性碰撞
（1）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。
（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—起或碰后具有共同的速度，其动能损失最大。
（3）注意：碰撞后发生永久性形变、粘在一起、摩擦生热等的碰撞往往为非弹性碰撞。
（4）非弹性碰撞动量守恒，机械能不守恒，但能量是守恒的。
二、对心碰撞和非对心碰撞
1．对心碰撞
两球碰撞时，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同一条直线上，碰撞之后两球的速度仍沿着这条直线，这种碰撞称为正碰，也叫对心碰撞。
注意：发生对心碰撞的两个物体，
碰撞前后的速度都沿同一条直线，它们的动量也都沿这条直线，在这个方向上动量守恒。
2．非对心碰撞
两球碰撞时，碰撞之前的运动速度与两球心的连线不在同—条直线上，碰撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线。这种碰撞称为非对心碰撞，
也叫斜碰。斜碰也遵循动
量守恒定律，但情况较复杂，
中学阶段不作要求。
三、散射
1.在粒子物理和核物理中，常常使一束粒子射人物体，粒子与物体中的微粒碰撞。这些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.由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的
概率很小，所以多数粒子在磁撞后飞向
四面八方。
【课堂训练】
1.弹性碰撞是指（ ）
A．正碰
B．对心碰撞
C．机械能守恒的碰撞
D．能量守恒的碰撞
C
2.下面关于碰撞的理解，正确的是（ ）
A．碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短时间内它们的运动状态发生显著变化的过程
B．在碰撞现象中，一般来说物体所受的外力作用不能忽略
C．如果碰撞过程中动能不变，则这样的碰撞叫做非弹性碰撞
D．根据碰撞过程中动能是否守恒，碰撞可分为正碰和斜碰
A
3.两小球a和b沿同一直线运动，如果它们发生弹性碰撞，设a对b的冲量大小I，b对a的冲量大小为I′，a对b做功的大小为W，b对a所做功的大小为W′则有（ ）
A．I可能不等于I′，W可能等于W′
B．I可能不等于I′，W必等于W′
C．I必等于I′，W 可能不等于W′
D．I必等于I′，W必等于W′
D
4.A、B两球沿一直线运动并发生正碰，如图所示为两球碰撞前后的位移﹣时间图象，a、b分别为A、B两球碰前的位移﹣时间图象，c为碰撞后两球共同运动的位移﹣时间图象，若A球质量mA＝2kg，则由图象判断下列结论正确的是（ ）
A.A、B碰撞前的总动量为10/3kg?m/s
B.碰撞时A对B所施冲量为-4N?s
C.碰撞前后A的动量变化为4kg?m/s
D.碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为10J
BCD
5.两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA＝1kg、mB＝2kg、vA＝6m/s、vB＝2m/s。当球A追上球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′＝5m/s，vB′＝2.5m/s
B．vA′＝2m/s，vB′＝4m/s
C．vA′＝﹣4m/s，vB′＝7m/s
D．vA′＝1m/s，vB′＝4.5m/s
BD
6.如图所示，在水平光滑直导轨上，静止着三个质量为m＝1kg的相同小球A、B、C，现让A球以v0＝2m/s的速度向着B球运动，A、B两球碰撞后粘合在一起，两球继续向右运动并跟C球碰撞，C球的最终速度vC＝1m/s。求：
（1）A、B两球跟C球相碰前的
共同速度多大？
（2）两次碰撞过程中一共损失了多少动能？
v=1m/s
ΔEk=1.25J
7.如图所示，在光滑水平面上有A，B，C三个大小相同的弹性小球静止地排成一直线。已知A球质量是为m，B球质量为3m，C球质量为2m。现使A球沿三球球心连线以速度v0冲向B球。假设三球间的相互作用都是弹性碰撞。试求三球不再发生相互作用时每个球的速度。
vA=-v0/2
vB=v0/10
vC=3v0/5
8．质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，A球的动量是7kgm/s，B球的动量是5kgm/s，当A球追上B球发生碰撞，则碰撞后A、B两球的动量可能值是（ ）
A．pA=6kgm/s，pB=6kgm/s
B．pA=3kgm/s，pB=9kgm/s
C．pA=-2kgm/s，pB=14kgm/s
D．pA=-5kgm/s，pB=17kgm/s
A
9．甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动，已知它们的动量分别是5kgm/s和7kgm,/s，甲追上乙并发生碰撞，碰撞后乙球的动量变为10kgm/s，则两球质量m甲与m乙的关系可能是（ ）
A．m乙=m甲 B．m乙=2m甲
C．4m甲=m乙 D．m乙=6m甲
C
10.在一根足够长的水平杆上穿着4个质量相同的珠子，珠子可以在水平杆上无摩擦地运动。初始时若各个珠子可以有任意的速度大小和方向，则它们之间最多可以碰撞（ ）次。
A．3 B．5
C．6 D．8
C
11．如图所示，在水平桌面上固定着一个光滑圆轨道，在轨道的B点静止着一个质量为m2的弹性小球乙，另一个质量为m1的弹性小球甲以初速度v0运动，与乙球发生第一次碰撞后，恰在C点发生第二次碰撞。则甲、乙
两球的质量之比m1:m2等于（ ）
A．5:3 B．9:1
C．1:7 D．2:3
AC
12．在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速度v0向右运动。在小球A的前方O点有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图所示。小球A与小球B发生正碰后小球A、B均向右运动。小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇，PQ=1.5PO。假设小球间的碰撞
及小球与墙壁之间的碰撞都是
弹性碰撞，求两小球质量之比
ml/m2
m1/m2=2
13．光滑水平地面上有两个静止的小物块a和b，a的质量为m，b的质量M可以取不同的数据。现使a以某一速度向b运动，此后a与b发生弹性碰撞（ ）
A．当M＝m时，碰撞后b的速度最大
B．当M＝m时，碰撞后b的动能最大
C．当M＞m时，若M越小，碰撞后b的速度越小
D．当M＜m时，若M越小，碰撞后b的速度越大
BD
14．如图所示，质量为m2的小球B静止在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速度为v0靠近B，并与B发生弹性碰撞。当m1和v0一定时，若m2越大。则（ ）
A．碰撞后A的速度越小
B．碰撞后A的速度越大
C．碰撞过程中B受到的冲量越小
D．碰撞过程中A受到的冲量越大
D
15．如图所示，质量分别为mA、mB的两个弹性小球A、B静止在地面上方，B球距地面的高度h=0.8m，A球在B球的正上方，先将B球释放，经过一段时间后再将A球释放，当A球下落t=0.3s时，刚好与B球在地面上方的P点相碰，碰撞时间极短，碰后瞬间A球的速度恰为零。已知mB=3mA，重力加速度大小g=10m/s2，忽略空气阻力及碰撞中的动能损失。求：
（1）B小球碰撞前后的速度
（2）P点距离地面的高度
?
vB1=1m/s，vB2=2m/s
h=0.75m