人教版（2019）高二 选择性必修 第一册 物理 课件 1.5弹性碰撞和非弹性碰撞

弹性碰撞和非弹性碰撞
动量守恒定律：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。
1
????
?
????
?
2????
?
????
?
????′
?
静止
2
动量守恒
动量守恒
这两种碰撞过程，系统动量都守恒，那系统的机械能是否守恒呢？
分析图一：
由动量守恒得：????1????+0=0+????2????′
?
由于????1=????2=????；
?
则????初=1?2?????????2； ????末=1?2?????????2
?
得：????′=????
?
碰撞前后机械能守恒，无能量损失。
弹性碰撞
弹性碰撞【机械能守恒】
1
????
?
????
?
2????
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????
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????′
?
静止
2
分析图二：
由动量守恒得：????????+0=2????????′
?
∴?????′=1?2?????
?
则????初=1?2?????????2； ????末=1?2?2??????????22=1?4?????????2
?
碰撞前后机械能不守恒。
非弹性碰撞
（一部分机械能转化成内能）
1
????
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????
?
2????
?
????
?
????′
?
静止
2
非弹性碰撞【机械能不守恒】
弹性碰撞【机械能守恒】
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
1.弹性碰撞：如果系统在碰撞前后动能不变，这类碰撞叫作弹性碰撞。
2.非弹性碰撞：如果系统在碰撞后动能减少，这类碰撞叫作非弹性碰撞。
二、弹性碰撞的实例分析
对心碰撞（正碰）
????1
?
????1
?
????1
?
????2
?
????2
?
????1′
?
????2′
?
碰撞前
碰撞后
碰撞前后的速度都沿同一条直线，也称正碰。
????1
?
????1
?
????2
?
????2
?
????1
?
????1′
?
????2′
?
碰撞前
碰撞后
碰撞前后的速度不在一条直线，也称斜碰。
非对心碰撞
由机械能守恒得：1?2?????1????12=1?2?????1????1′?2+1?2?????2????2′?2 …… ②
?
分析：由动量守恒得：????1????1+0=????1????1′+????2????2′ …… ①
?
联立①②得：
????1
?
????1
?
????2
?
如图，地面光滑，物体????1以速度????1与原来静止的物体????2发生弹性碰撞，碰后它们的速度分别为????1′和????2′?。
?
????1′=?????1?????2?????1+????2????1
?
????2′=2????1?????1+????2?????1
?
二、弹性碰撞的实例分析
????????′=???????????????????????????+????????????????
?
????????′=?????????????????????+?????????????????
?
若????1=????2；
?
若????1?????2；
?
若????1?????2；
?
得：????1′=0?；????2′=????1
?
则：两小球交换速度
得：????1′≈????1；????2′≈2????1
?
则： ????1速度几乎不变， ????2以近乎两倍的速度被撞出去
?
则： ????1几乎以原速弹回， ????2几乎不动
?
得：????1′≈?????1；????2′≈0
?
二、弹性碰撞的实例分析
????1
?
????1
?
????2
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如图，地面光滑，物体????1以速度????1与原来静止的物体????2发生弹性碰撞，碰后它们的速度分别为????1′和????2′?。
?
二、弹性碰撞的实例分析
【答案】C
【解析】碰撞前后动量守恒，碰后静止，则系统总动量为0，说明两球动量大小相等，方向相反。
1.两球做相向运动，碰撞后两球变为静止，则碰撞前两球（ ）
A．质量一定相等
B．动能一定相等
C．动量大小一定相等
D．以上均不正确
2.在光滑水平面上相向运动的????、????两小球发生正碰后一起沿????原来的速度方向运动，这说明原来（ ）
A．????球的质量一定大于????球的质量
B．????球的速度一定大于????球的速度
C．????球的动量一定大于????球的动量
D．????球的动能一定大于????球的动能
?
【答案】C
【解析】根据碰撞前后动量守恒，说明总动量沿????的运动方向，则C正确。
?
3.在光滑水平面上，两球沿着球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞下列现象中不可能发生的是（ ）
A.若两球质量相等，碰后以某一相等速率相互分开
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
【答案】B
【解析】根据碰撞动量守恒以及碰撞前后机械能不增加，得出B不可能发生。
?
【答案】C
【解析】根据动量守恒得????甲′=2?kg?m/s，设碰前两球的速度分别为????1、????2，碰后两球的速度分别为????1′、????2′，根据题意以及不发生二次碰撞得： ????1>????2； ????1′≤????2′，又有????=????????，算出0.2≤????甲:????乙<5?7?
?
4.甲、乙两球在光滑水平轨道上运动，它们的动量分别是5?kg?m/s和7?kg?m/s，甲追上乙并发生碰撞，碰撞后乙球的动量变为10?kg?m/s，则两球质量????甲与????乙的关系可能是（ ）
A. ????乙=????甲 B. ????乙=2????甲?
C. 4????甲=????乙 D. ????乙=6????甲
?
1.在气垫导轨上，一个质量为400g 的滑块以15cm/s的速度与另一质量为200g、速度为10cm/s并沿相反方向运动的滑块迎面相撞，碰撞后两个滑块粘在一起。
（1）求碰撞后滑块速度的大小和方向。
（2）这次碰撞，两滑块共损失了多少机械能？
2.速度为10m/s的塑料球与静止的钢球发生正碰，钢球的质量是塑料球的4倍，碰撞是弹性的，求碰撞后两球的速度。
3.有些核反应堆里要让中子与原子核碰撞，以便把中子的速度降下来。为此，应该选用质量较大的还是质量较小的原子核？为什么？
4.一种未知粒子跟静止的氢原子核正碰，测出碰撞后氢原子核的速度是3.3×107m/s。该未知粒子跟静止的氮原子核正碰时，测出碰撞后氮原子核的速度是4.4×106m/s。已知氢原子核的质量是mH，氮原子核的质量是14mH，上述碰撞都是弹性碰撞，求未知粒子的质量。
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
二、弹性碰撞的实例分析
弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒
非弹性碰撞：碰撞过程中机械能不守恒，一部分机械能转化成系统内能。
【碰撞前后机械能不增加】
????????′=???????????????????????????+????????????????
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????????′=?????????????????????+?????????????????
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若????1=????2；
?
若????1?????2；
?
若????1?????2；
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得：????1′=0?；????2′=????1
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则：两小球交换速度
得：????1′≈????1；????2′≈2????1
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则： ????1速度几乎不变， ????2以近乎两倍的速度被撞出去
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则： ????1几乎以原速弹回， ????2几乎不动
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得：????1′≈?????1；????2′≈0