高考物理一轮复习 第十六章 4 碰撞知识点总结课件 新人教版.ppt

4 碰撞 知识点1碰撞1 碰撞的特点 1 时间特点 在碰撞现象中 相互作用时间 很短 2 相互作用力的特点 在碰撞过程中物体间的相互作用力先是 然后再 即相互作用力为 作用时间短 作用力很大 且远远大于系统的外力 即使系统所受外力之和不为零 外力也可以忽略 满足动量近似守恒的条件 故均可用动量守 恒定律来处理 急剧增大 急剧减小 变力 3 在碰撞过程中 没有其他形式的能转化为机械能 则系统碰撞后的总机械能不可能大于碰撞前系统的总机械能 4 位移特点 由于碰撞过程是在一瞬间发生的 时间极短 所以 在物体发生碰撞瞬间 可 即认为物体在碰撞 爆炸前后仍在同一位置 但速度发生了突变 2 碰撞过程应满足的条件 1 系统的总动量守恒 ek1 ek2 ek1 ek2 2 系统的机械能不增加 即 3 符合实际情况 如碰后两者同向运动 应有v前 v后 若不满足 则该碰撞过程不可能 忽略物体的位移 3 碰撞与爆炸的异同点 知识点2对心碰撞 非对心碰撞和散射1 对心碰撞如图16 4 1所示 一个运动的球与一个静止的球碰撞 碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在 碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线 这种碰撞称为正碰 也叫 对心碰撞 图16 4 1 同一条直线上 2 非对心碰撞 如图16 4 2所示 一个运动的球与一个静止的球碰撞 如果碰撞之前球的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上 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 图16 4 2 3 散射 1 定义 微观粒子相互接近时并不发生直接接触而发生的 碰撞 2 散射方向 由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很 小 所以多数粒子碰撞后飞向四面八方 知识点3弹性碰撞和非弹性碰撞1 弹性碰撞如果碰撞过程中机械能守恒 这样的碰撞叫做弹性碰撞 如图16 4 3所示碰撞中 由动量守恒得m1v1 m1v1 图16 4 3 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 若两个物体碰撞时成为一个整体 即它们相对静止 这样的碰撞叫做完全非弹性碰撞 如图16 4 3所示发生完全非弹性碰撞 则有动量守恒m1v1 m1 m2 v 碰撞损失机械能 3 碰撞中的临界问题 相互作用的两个物体在很多情况下可当做碰撞处理 那么对相互作用中两物体相距恰 最近 相距恰 最远 或恰上升到 最高点 等一类临界问题 求解的关键都是 速度相等 相当于完全非弹性碰撞模型 具体分析如下 1 在图16 4 4中 光滑水平面上的a物体以速度v去撞击静止的b物体 a b两物体相距最近时 两物体速度必定相等 此时弹簧最短 其压缩量最大 图16 4 4 2 在图16 4 5中 光滑水平面上有两个带同种电荷的物体a b 当其中一个a以速度v向静止的另一个b靠近的过程中 设a b不会接触 当两者相距最近时 二者速度必定相等 图16 4 5 3 在图16 4 6中 物体a以速度v0滑上静止在光滑水平面上的小车b 当a在b上滑行的距离最远时 a b相对静止 a b两物体的速度必定相等 图16 4 6 4 在图16 4 7中 质量为m的滑块静止在光滑水平面上 滑块的光滑弧面底部与桌面相切 一个质量为m的小球以速度v0向滑块滚来 设小球不能越过滑块 则小球到达滑块上的最高点时 即小球的竖直速度为零 两物体的速度必定相等 方向为水平向右 图16 4 7 5 在图16 4 8中 光滑水平杆上有一质量为m的环 通过一长为l的轻绳与m相连 现给m以瞬时水平速度v0 设m上升最高不超过水平杆 则m上升最高时 m m速度必定相等 图16 4 8 图16 4 9 1 a物体获得的最大速度 2 弹簧压缩最大时b物体的速度 1 2011年惠州三模 如图16 4 10示 质量m 2kg的长木板b静止于光滑水平面上 b的右边放有竖直固定挡板 b的右端距离挡板s 现有一小物体a 可视为质点 质量为m 1kg 以初速度v0 6m s从b的左端水平滑上b 已知a与b间的动摩擦因数 0 2 a始终未滑离b b与竖直挡板碰前a和b已相对静止 b与挡板的碰撞时间极短 碰后以原速率弹回 求 图16 4 10 1 b与挡板相碰时的速度大小 2 s的最短距离 解 1 设b与挡板相碰时的速度大小为v1 由动量守恒定律mv0 m m v1解得v1 2m s 2 a与b刚好共速时b到达挡板 此时s最短 由牛顿第二定律 b的加速度 题型1 一般碰撞问题的分析与判断 例题 双选 半径相等的两只小球甲和乙 在光滑水平面上沿同一直线相向运动 若甲球质量大于乙球质量 碰撞前 两球的动能相等 则碰撞后两球的运动状态可能是 a 甲球速度为零而乙球速度不为零b 乙球速度为零而甲球速度不为零c 两球速度均不为零d 两球速度方向均与原方向相反 两球动能仍相等 若碰后甲球运动而乙球静止 则甲球只能反向运动 即碰后系统总动量与碰前系统总动量方向相反 违反动量守恒定律 可知选项b错误 若碰后甲 乙均运动 只要系统总动量 矢量 与碰前系统总动量 矢量 相等 即可满足动量守恒定律 所以选项c正确 若碰后两球均反向运动且动能相等 则碰后总动量方向必将与碰前系统总动量方向相反 不满足动量守恒定律 所以选项d错误 答案 ac 规律总结 有关判断a b碰撞前后的动量 或速度 可能值 应同时满足三个条件 动量守恒 碰前谁的动量大 碰撞中谁就占主动 能量不增加 碰撞后两球在一条直线上同向运动 后一球的速度不可以大于前一个球的运动速度 本题就是这种应用的较为典型的问题 解决此类问题 一定要三个条件逐一对照 1 甲 乙两铁球质量分别是m1 1kg m2 2kg 在光滑平面上沿同一直线运动 速度分别是v1 6m s v2 2m s 甲追 上乙发生正碰后两物体的速度有可能是 a v1 7m s v2 1 5m sb v1 2m s v2 4m sc v1 3 5m s v2 3m sd v1 4m s v2 3m s 解析 选项a和b均满足动量守恒定律 但选项a碰后总动能大于碰前总动能 选项a错误 b正确 选项c不满足动量守恒定律 c错误 选项d满足动量守恒定律 且碰后总动能小于碰前总动能 但碰后甲球速度大于乙球速度 不合理 d错误 答案 b 题型2 碰撞过程中的临界问题 例题 在列车编组站里 一辆m1 1 8 104kg的货车在平直轨道上以v1 2m s的速度运动 碰上一辆m2 2 2 104kg的静止的货车 它们碰撞后接合在一起继续运动 求运动的速度 答案 0 9m s 规律总结 解答本题要弄清几个关键点 一是系统在相互作用过程中是否符合能量守恒的条件 是符合的哪一条 二是弄清系统相互作用过程的两态 特别是对 作用前 和 作用后 的理解要强调 刚要碰时 和 刚结束时 本题属于两物体碰撞后结合在一起的情况 这种碰撞常称为完全非弹性碰撞 类似这类题的还有子弹打木块问题