粤教版选修35 物体的碰撞 课件 （共28张）.pptx

第一章 第一节物体的碰撞 学习目标1 了解生活中的各种碰撞现象 知道碰撞的特点 2 通过实验探究 知道弹性碰撞和非弹性碰撞 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 一 碰撞特点及分类 1 碰撞 碰撞就是两个或两个以上的物体在相遇的时间内产生 的相互作用的过程 2 碰撞特点 1 相互作用时间 2 作用力变化 3 作用力峰值 因此其他外力可以 极短 大 非常 短 快 大 忽略不计 3 碰撞的分类 1 按碰撞前后 物体的运动方向是否沿同一直线可分为 正碰 对心碰撞 作用前后 斜碰 非对心碰撞 作用前后 2 按碰撞过程中机械能是否损失可分为碰撞和碰撞 沿同一条直线 不沿同一条直线 弹性 非弹性 判断下列说法的正误 1 最早发表有关碰撞问题研究成果的是伽利略 2 碰撞过程作用时间很短 相互作用力很大 3 所有的碰撞 作用前 后物体的速度都在一条直线上 二 弹性碰撞和非弹性碰撞 演示实验 用如图1所示装置做实验 1 让橡皮球a与另一静止的橡皮球b相碰 两橡皮球的质量相等 会看到什么现象 两橡皮球碰撞前后总动能相等吗 图1 答案可看到碰撞后橡皮球a停止运动 橡皮球b摆到橡皮球a开始时的高度 根据机械能守恒定律知 碰撞后橡皮球b获得的速度与碰撞前橡皮球a的速度相等 这说明碰撞前后a b两球的总动能相等 答案 2 在a b两球的表面涂上等质量的橡皮泥 再重复实验 1 可以看到什么现象 若两橡皮球粘在一起上升的高度为橡皮球a摆下时的高度的 则碰撞前后总动能相等吗 答案可以看到碰撞后两球粘在一起 摆动的高度减小 答案 碰前总动能ek mgh 因为ek ek 所以碰撞前后总动能减少 按碰撞前后系统的总动能是否损失 可将碰撞分为 1 弹性碰撞 两个小球碰撞后形变能 没有 即碰撞前后两个小球构成的系统总动能 ek1 ek2 2 非弹性碰撞 两个小球碰撞后形变 一部分动能最终 即碰撞前后两个小球构成的系统总动能 ek1 ek2ek1 ek2 完全恢复 能量损失 相等 ek1 ek2 不能完全恢复 转化为其他形式的能 如热能 不再相等 判断下列说法的正误 1 碰撞时形变能够完全恢复的系统动能没有损失 2 两物体碰撞后粘在一起运动 系统的动能也可能不损失 3 两物体碰撞后总动能可能增加 题型探究 一 弹性碰撞与非弹性碰撞的判断 1 碰撞中能量的特点 碰撞过程中 一般伴随机械能的损失 即 ek1 ek2 ek1 ek2 2 碰撞的类型 1 弹性碰撞 两个物体碰撞后形变能够完全恢复 碰撞后没有动能转化为其他形式的能 即碰撞前后两物体构成的系统的动能相等 2 非弹性碰撞 两个物体碰撞后形变不能完全恢复 该过程有动能转化为其他形式的能 总动能减少 3 完全非弹性碰撞 非弹性碰撞的特例 两物体碰撞后粘在一起以共同的速度运动 该碰撞称为完全非弹性碰撞 碰撞过程能量损失最多 例1一个质量为2kg的小球a以v0 3m s的速度与一个静止的 质量为1kg的小球b正碰 试根据以下数据 分析碰撞性质 1 碰后小球a b的速度均为2m s 解析 答案 答案非弹性碰撞 解析碰前系统的动能ek0 mav02 9j 当碰后小球a b速度均为2m s时 碰后系统的动能 2 碰后小球a的速度为1m s 小球b的速度为4m s 解析 答案 答案弹性碰撞 解析当碰后va 1m s vb 4m s时 碰后系统的动能 针对训练如图2所示 有a b两物体 m1 3m2 以相同大小的速度v相向运动 碰撞后a静止 b以2v的速度反弹 那么a b的碰撞为a 弹性碰撞b 非弹性碰撞c 完全非弹性碰撞d 无法判断 图2 解析 答案 解析设m1 3m m2 m 因为碰撞前后总动能不变 故为弹性碰撞 a项正确 二 碰撞模型的拓展 例2如图3所示 物体a静止在光滑的水平面上 a的左边固定有轻质弹簧 与a质量相等的物体b以速度v向a运动并与弹簧发生碰撞 a b始终沿同一直线运动 则a b组成的系统动能损失最大的时刻是a a开始运动时b a的速度等于v时c b的速度等于零时d a和b的速度相等时 图3 解析 答案 解析方法一 b和a 包括弹簧 的作用 可以看成广义上的碰撞 两物体 包括弹簧 碰后粘在一起或碰后具有共同速度时 其动能损失最多 故选d 方法二 b与弹簧作用后 a加速 b减速 当a b速度相等时 弹簧最短 弹性势能最大 系统动能损失最多 故d正确 两物体通过弹簧的相互作用可以看成广义上的碰撞 当弹簧最短 两物体速度相等 时相当于完全非弹性碰撞 当弹簧完全恢复原状 两物体分离时相当于弹性碰撞 达标检测 1 多选 关于碰撞的特点 下列说法正确的是a 碰撞的过程时间极短b 碰撞时 质量大的物体对质量小的物体作用力大c 碰撞时 质量大的物体对质量小的物体作用力和质量小的物体对质量大的物体的作用力相等d 碰撞时 质量小的物体对质量大的物体作用力大 解析 答案 解析两物体发生碰撞 其碰撞时间极短 碰撞时 质量大的物体对质量小的物体作用力和质量小的物体对质量大的物体的作用力是一对相互作用力 大小相等 方向相反 故a c正确 b d错误 故选a c 1 2 3 4 5 2 多选 两个物体发生碰撞 则a 碰撞中一定产生了内能b 碰撞过程中 组成系统的动能可能不变c 碰撞过程中 系统的总动能可能增大d 碰撞过程中 系统的总动能可能减小 答案 解析 解析若两物体发生弹性碰撞 系统的总动能不变 若两物体发生的是非弹性碰撞 系统的总动能会减小 但无论如何 总动能不会增加 所以正确选项为b d 1 2 3 4 5 3 多选 如图4所示 两个小球a b发生碰撞 在满足下列条件时能够发生正碰的是a 小球a静止 另一个小球b经过a球时刚好能擦到a球的边缘b 小球a静止 另一个小球b沿着a b两球球心连线去碰a球c 相碰时 相互作用力的方向沿着球心连线时d 相碰时 相互作用力的方向与两球相碰之前的速度方向都在同一条直线上 图4 答案 解析 1 2 3 4 5 解析根据牛顿运动定律 如果力的方向与速度方向在同一条直线上 这个力只改变速度的大小 不能改变速度的方向 如果力的方向与速度的方向不在同一直线上 则速度的方向一定发生变化 所以b d项正确 1 2 3 4 5 a项不能发生一维碰撞 在任何情况下相碰两球的作用力方向都沿着球心连线 因此满足c项条件不一定能发生一维碰撞 故正确答案为b d 4 多选 如图5甲所示 在光滑水平面上的两个小球发生正碰 小球的质量分别为m1和m2 图乙为它们碰撞前后的s t图象 已知m1 0 1kg m2 0 3kg 由此可以判断 下列说法正确的是a 碰前m2静止 m1向右运动b 碰后m2和m1都向右运动c 此碰撞为弹性碰撞d 此碰撞为非弹性碰撞 答案 解析 图5 1 2 3 4 5 乙图可以计算出碰前m1的速度v1 4m s 碰后速度v1 2m s 碰前m2的速度v2 0 碰后速度v2 2m s m2 0 3kg 碰撞过程中系统损失的机械能 ek m1v12 m1v1 2 m2v2 2 0 因此c是正确的 d是错误的 1 2 3 4 5 解析由题图乙可以看出 碰前m1位移随时间均匀增加 m2位移不变 可知m2静止 m1向右运动 故a是正确的 碰后一个位移增大 一个位移减小 说明运动方向不一致 即b错误 5 质量为1kg的a球以3m s的速度与质量为2kg静止的