高考物理总复习 第6章 第2课时 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 导学目标 1 掌握两种碰撞的特点和规律 2 掌握多过程运动中的动量守恒和含弹簧的碰撞问题 一 碰撞 基础导引 在气垫导轨上 一个质量为600g的滑块a以15cm s的速度与另一个质量为400g 速度为10cm s并沿相反的方向运动的滑块b迎面相撞 碰撞后两个滑块粘在一起 求碰撞后滑块的速度大小和方向 答案 5cm s方向与a滑块的初速度方向相同 知识梳理 1 碰撞 两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产生非常大的相互作用力 而其他的相互作用力相对来说显得微不足道的过程 2 弹性碰撞 如果碰撞过程中机械能 这样的碰撞叫作弹性碰撞 3 非弹性碰撞 如果碰撞过程中机械能 这样的碰撞叫作非弹性碰撞 4 完全非弹性碰撞 碰撞过程中物体的形变完全不能恢复 以致两物体合为一体一起运动 即两物体在非弹性碰撞后以同一速度运动 系统有最大机械能损失 守恒 不守恒 二 碰撞问题三原则 基础导引 质量为m 速度为v的a球跟质量为3m的静止b球发生正碰 碰撞可能是弹性的 也可能是非弹性的 因此 碰撞后b球的速度可能有不同的值 请你论证 碰撞后b球的速度可能是以下值吗 1 0 6v 2 0 4v 3 0 2v 答案 见解析 知识梳理 碰撞问题同时遵守的三条原则是 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 考点解读 考点一两种碰撞的特点及规律 典例剖析 例1如图1 轻弹簧的一端固定 另一端与滑块b相连 b静止在水平导轨上的o点 此时弹簧处于原长 另一质量与b相同的滑块a从导轨上的p点以初速度v0向b滑行 当a滑过距离s时 与b相碰 碰撞时间极短 碰后a b粘在一起运动 设滑块a和b均可视为质点 与导轨的动摩擦因数均为 重力加速度为g 求 图1 1 碰后瞬间 a b共同的速度大小 2 若a b压缩弹簧后恰能返回到o点并停止 求弹簧的最大压缩量 跟踪训练1在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球a b 质量都为m 现b球静止 a球向b球运动 发生正碰 已知碰撞过程中总机械能守恒 两球压缩最紧时的弹性势能为ep 求碰前a球的速度大小 考点解读 一个小球以速度v1与另一个静止小球相碰 1 当两球质量相等时 v1 0 v2 v1 两球碰撞后交换了速度 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 考点二弹性碰撞的规律 例2 2013 石家庄联考 在原子核物理中 研究核子与核关联的最好途径是 双电荷交换反应 这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似 两个小球a和b用轻质弹簧相连 在光滑的水平直轨道上处于静止状态 在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板p 右边有一小球c沿轨道以速度v0射向b球 如图2所示 c与b发生碰撞并立即结成一个整体d 在它们继续向左运动的过程中 当弹簧长度变到最短时 长度突然被锁定 不再改变 然后 a球与挡板p发生碰撞 碰后a d都静止不动 a与p接触而不粘连 过一段时间 突然解除锁定 锁定及解除锁定均无机械能损失 已知a b c三球的质量均为m 1 求弹簧长度刚被锁定时a球的速度 2 求在a球离开挡板p之后的运动过程中 弹簧的最大弹性势能 图2 方法提炼由三个或三个以上物体组成的系统在相互作用的过程中会出现多个作用过程 有的过程系统动量守恒 有的过程系统动量不守恒 有的全过程动量守恒 有的整体动量守恒 有的部分物体动量守恒 对复杂的过程只需抓住初 末状态的动量守恒即可 跟踪训练2一个物体静置于光滑水平面上 外面扣一质量为m的盒子 如图3甲所示 现给盒子一初速度v0 此后 盒子运动的v t图象呈周期性变化 如图3乙所示 请据此求盒内物体的质量 答案 m 错解a 10 碰撞前后的速度分析错误 错因分析没有抓住速度在碰撞前后的特征 1 碰前 球甲追上球乙并与乙碰撞 则两球的速度满足v甲 v乙 2 碰中 在碰撞的整个过程中遵循两条规律 一是甲 乙组成的系统动量守恒 二是碰撞前后的总动能不能增加 被碰者乙的动能增大 追者甲的动能必然减少 3 碰后 若碰后甲 乙沿同一方向运动 甲 乙分离 则v甲 v乙 若甲 乙不分离 则v甲 v乙 答案bc 11 忽视非弹性碰撞过程中的机械能损失 图4 错解2不清楚a b两物体速度相等的时刻是弹簧被压缩至最短的临界时刻 错因分析子弹射入物体a的过程 为非弹性碰撞过程 子弹和物体a组成的系统动量守恒 但有一部分动能转化为内能 故机械能不守恒 子弹嵌入物体a压缩弹簧的过程中物体a 包括子弹 物体b组成的系统机械