高考物理大一轮复习 6.2弹性碰撞和非弹性碰撞课件.ppt

第2课时弹性碰撞和非弹性碰撞 知识梳理 知识点一 弹性碰撞和非弹性碰撞1 定义碰撞是指物体间的相互作用持续时间 而物体间相互作用力的现象 2 特点在碰撞现象中 一般都满足内力外力 可认为相互碰撞的系统动量守恒 很短 很大 远大于 3 分类 守恒 最大 知识点二 碰撞问题三原则1 系统动量守恒原则2 物理情景可行性原则速度要符合物理情景 如果碰撞前两物体同向运动 则后面物体的速度必前面物体的速度 即v后 v前 否则无法实现碰撞 碰撞后 原来在前的物体的速度一定增大 且原来在前的物体速度大于或等于原来在后的物体的速度 即v前 v后 否则碰撞没有结束 如果碰前两物体是相向运动 则碰后两物体的运动方向不可能 除非两物体碰撞后速度均为零 大于 相向 能量 题组自测 题组一碰撞中的动量守恒1 2014 广州市高三调研测试 两球在水平面上相向运动 发生正碰后都变为静止 可以肯定的是 碰前两球的 a 质量相等b 动能相等c 动量大小相等d 速度大小相等解析两球碰撞过程动量守恒 碰后静止 则碰后的总动量为零 说明碰前两球的动量等大反向 c正确 a b d错误 答案c 2 如图1所示 光滑水平面上有大小相同的a b两球在同一直线上运动 两球质量关系为mb 2ma 规定向右为正方向 a b两球的动量均为6kg m s 运动中两球发生碰撞 碰撞后a球的动量增量为 4kg m s 则 图1 a 左方是a球 碰撞后a b两球速度大小之比为2 5b 左方是a球 碰撞后a b两球速度大小之比为1 10c 右方是a球 碰撞后a b两球速度大小之比为2 5d 右方是a球 碰撞后a b两球速度大小之比为1 10解析由p mv和mb 2ma知 若a b球能相碰 a球只能在左方 故c d选项错误 碰撞后 a球的动量增量为 4kg m s 则b球的动量增量为4kg m s 所以a球的动量为2kg m s b球的动量为10kg m s 即mava 2kg m s mbvb 10kg m s 且mb 2ma va vb 2 5 所以a选项正确 b选项错误 答案a 题组二弹性碰撞和非弹性碰撞3 质量都为m的小球a b c以相同的速度分别与另外三个质量都为m的静止小球相碰后 a球被反向弹回 b球与被碰球粘合在一起仍沿原方向运动 c球碰后静止 则下列说法正确的是 a m不一定小于mb m可能等于mc b球与质量为m的球组成的系统损失的动能最大d c球与质量为m的球组成的系统损失的动能最大 解析由a球被反向弹回 可以确定三个小球的质量m一定小于m 若m m 则无论如何a球都不会被反向弹回 当两小球发生完全非弹性碰撞时损失的动能最大 b球与m被碰球粘合在一起 发生的是完全非弹性碰撞 选项c正确 答案c 4 三个完全相同的小球a b c 质量满足ma mb mc 2kg 静止在光滑地面上并沿 一 字形依次排开 如图2所示 用锤子轻轻敲击a球 使之获得一个向右的速度v0 4m s a b两球碰撞后粘合在一起 再与c球碰撞 最后c球获得vc 2m s的向右的速度 图2 1 求第一次碰撞后a b两球粘合在一起的共同速度 2 第二次碰撞是不是弹性碰撞 3 求两次碰撞过程 系统损失的能量 e 解析 1 a b两球相碰满足动量守恒 则有mv0 2mv1可得两球共同速度v1 2m s 结论 1 当两球质量相等时 v1 0 v2 v1 两球碰撞后交换速度 2 当质量大的球碰质量小的球时 v1 0 v2 0 碰撞后两球都向前运动 3 当质量小的球碰质量大的球时 v1 0 碰撞后质量小的球被反弹回来 2 非弹性碰撞 动量守恒 机械能有损失 例1 2014 广东卷 35 图3的水平轨道中 ac段的中点b的正上方有一探测器 c处有一竖直挡板 物体p1沿轨道向右以速度v1与静止在a点的物体p2碰撞 并接合成复合体p 以此碰撞时刻为计时零点 探测器只在t1 2s至t2 4s内工作 已知p1 p2的质量都为m 1kg p与ac间的动摩擦因数为 0 1 ab段长l 4m g取10m s2 p1 p2和p均视为质点 p与挡板的碰撞为弹性碰撞 图3 变式训练 1 如图4所示 用轻弹簧相连的质量均为2kg的a b两物块都以v 6m s的速度在光滑水平地面上运动 弹簧处于原长 质量4kg的物块c静止在前方 b与c碰撞后二者粘在一起运动 在以后的运动中 求 图4 1 当弹簧的弹性势能最大时 物体a的速度多大 2 弹性势能的最大值是多大 3 a的速度有可能向左吗 为什么 解析 1 当a b c三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大 由于a b c三者组成的系统动量守恒 则有 ma mb v ma mb mc va 解得va 3m s 考点二动量守恒中的常见模型模型1 人船模型 人船模型 是动量守恒定律的拓展应用 它把速度和质量的关系推广到质量和位移的关系 这样给我们提供了一种解题思路和解决问题的方法 人船模型 的适用条件是 两个物体组成的系统 当有多个物体组成系统时 可以先转化为两个物体组成的系统 动量守恒 系统的合动量为零 例2 如图5所示 一辆质量m 3kg的小车a静止在光滑的水平面上 小车上有一质量m 1kg的光滑小球b 将一轻质弹簧压缩并锁定 此时弹簧的弹性势能为ep 6j 小球与小车右壁距离为l 解除锁定 小球脱离弹簧后与小车右壁的油灰阻挡层碰撞并被粘住 求 图5 图6 解答本题的关键 1 灵活选择系统的构成 根据题目的特点可选取其中动量守恒或能量守恒的几个物体为一个研究对象 不一定是所有的物体为一个研究对象 2 灵活选取物理过程 在综合题目中 物体运动常有几个不同过程 根据题目的已知 未知条件灵活地选取物理过程来研究 列方程前要注意鉴别判断所选过程动量 机械能的守恒情况 模型3 子弹击中木块模型 问题 例4 如图7所示 质量为m的木块静置于光滑的水平面上 一质量为m 速度为v0的子弹水平射入木块且未穿出 设木块对子弹的阻力恒为f 求 图7 1 射入过程中产生的内能为多少 木块至少为多长时子弹才不会穿出 2 子弹在木块中运动了多长时间 子弹击中木块模型 问题 1 子弹击中木块模型 不管子弹是否击穿木块 由子弹和木块组成的系统 在子弹的运动方向动量守恒 即mv0 m m v 未击穿时 mv0 mv1 mv2 击穿时 图8 2 子弹击中木块模型 中各力做功情况如图8所示 质量为m的子弹以水平速度v0射入静止在光滑水平面上的质量为m的木块中 射入木块的深度为d而未穿出 木块与子弹的共同速度为v 木块滑行s木过程中 子弹与木块相互作用力为f 则 f对子弹做的负功wf fs子f对木块做的正功w fs木f对系统 子弹和木块 做的功w wf w f s子 s木 fd d实质是子弹相对木块发生的位移 变式训练 2 如图9所示 质量m 2kg的滑块套在光滑的水平轨道上 质量m 1kg的小球通过长l 0 5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴o连接 小球和轻杆可在竖直平面内绕o