第四节 碰撞ppt课件

.,第4节碰撞,.,自学提纲,什么是碰撞？它有什么特点？按照碰撞过程中是否有机械能的损失，碰撞可以分为哪些类型？各自遵循怎样的物理规律？按碰撞前后物体速度方向的关系，碰撞又可以分为哪些类型？它们各自遵循怎样的物理规律？,.,一：碰撞,1.定义:相互运动的物体相遇，在极短的时间内，通过相互作用，运动状态发生显著变化的过程叫碰撞。,2、特点：,相互作用力的特点：在极短时间内，作用力从零变到很大，又迅速变为零，其平均值很大。,位移的特点：可忽略物体位移,动量的特点：将碰撞双方包括在同一系统内，该系统动量守恒。,动能的特点：,.,碰撞过程中动量守恒、动能守恒。,.,.,碰撞过程中动量守恒mv=2mv/V/=v/2,碰前动能：Ek=mV2/2,碰后动能：E/k=mV/2/2=mV2/8,碰撞过程中动量守恒、动能不守恒。,碰撞后两物体粘在一起的碰撞叫完全非弹性碰撞。这种碰撞机械能损失最大。,1、定义,.,3、对碰撞的广义理解：,例如：子弹射入木块铁锤打击钉子列车车厢的挂接中子轰击原子核,一特点,二分类,三散射,四规律,五判断,.,二、碰撞的类型,1.按过程中有无机械能损失分类:,1）弹性碰撞：在弹性力的作用下，系统内只发生机械能的转移，无机械能的损失，称完全弹性碰撞。,2）非弹性碰撞：在非弹性力的作用下，部分机械能转化为物体的内能，机械能有了损失，称非弹性碰撞。,.,（3）完全非弹性碰撞：在完全非弹性力的作用下，机械能损失最大（转化为内能等），称完全非弹性碰撞。碰撞物体粘合在一起，具有相同的速度。机械能损失最大！,弹性碰撞：动量守恒、动能守恒非弹性碰撞：动量守恒，动能不守恒完全非弹性碰撞：是碰撞中能量损失最多的一种情况,.,2.按碰撞前后速度方向关系分类,1).对心正碰：碰撞前后物体的速度都在同一条直线上,又叫正碰.一维矢量运算,2).非对心碰撞：碰撞前后物体的速度不在同一条直线上.二维矢量运算应在相互垂直的两个方向上分别应用动量守恒.,.,二、碰撞分类,1、按机械能是否守恒分类：,2、按碰撞前后速度是否在一条直线上分类：,弹性碰撞,非弹性碰撞,对心碰撞,非对心碰撞,正碰,斜碰,模型,弹性碰撞：动量守恒、动能守恒非弹性碰撞：动量守恒，动能不守恒完全非弹性碰撞：是碰撞中能量损失最多的一种情况,.,三、一维弹性碰撞讨论,在光滑的水平面上，有质量分别为m1、m2的钢球沿一条直线同向运动，m1、m2的速度分别是v1、v2，(v1v2)m1与m2发生弹性正碰。求碰后两钢球的速度。,碰撞前,碰撞后,碰撞时,.,解:由动量守恒定律和机械能（动能）守恒可以列出方程,.,利用3）式和4）式，可讨论以下两种特殊情况：,A如果两物体质量相等，即m1=m2，则可得,B如果一个物体是静止的，例如质量为m2的物体在碰撞前是静止的，即v2=0，则可得,这里又可有以下几种情况：,.,质量较大的物体向前运动。,以原速率反弹回来，而质量很大的物体几乎不动。例如橡皮球与墙壁的碰撞。,.,.,速度几乎不变，而质量很小的物体获得的速度是原来运动物体速度的2倍，这是原来静止的物体通过碰撞可以获得的最大速度，例如铅球碰乒乓球。,.,“放慢的”碰撞过程：,光滑水平面上物体A以速度v向系一轻弹簧的静止物体B运动：,1、压缩过程：从物体A接触弹簧到压缩到最短为止。A做减速运动，B做加速运动，此过程中vAvB，当vA=vB时，弹簧压缩到最短。,返回,.,放慢的”碰撞过程：,2、恢复过程：从簧压缩最短到恢复原长，B继续做加速运动。A加速度方向不变，到此过程结束时，A速度有三种可能：速度方向不变；速度为零；速度方向改变。,一特点,二分类,三散射,四规律,五判断,例题,总结,练习,返回,.,练习：1如图所示，一轻质弹簧两端连着物体A和B，放在光滑水平面上。如果物体A被水平速度为v0的子弹射中并嵌在物体A中，A的质量是B的质量的3/4，子弹的质量是B的质量的1/4，则：子弹击中A的瞬时，A的速度为：（）弹簧被压缩到最短时的速度为：（）当弹簧（）时，B的速度最大。,一特点,二分类,三散射,四规律,五判断,例题,总结,练习,.,四、碰撞可能性问题的分析,碰撞结果可能有各种可能，但不管哪种结果必须同时满足以下三条：(1)系统动量守恒，即p1p2p1p2.(2)系统的总动能不增加，即Ek1Ek2Ek1Ek2.(3)速度的合理性(正碰)：追碰时，碰前v后v前，碰后原来在前的物体速度一定增大，且v前v后；对碰时，碰后两物体可能都静止或至少有一个物体运动方向改变,.,1.质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，A球的动量pA9kgm/s，B球的动量pB3kgm/s，当A球追上B球时发生碰撞，则碰撞后A、B两球动量的可能值是()ApA6kgm/s，pB6kgm/sBpA8kgm/s，pB4kgm/sCpA2kgm/s，pB14kgm/sDpA4kgm/s，pB17kgm/s,(自选例题，启迪思维),A,.,.,C,.,.,思路点拨(1)两球的碰撞不一定是弹性碰撞(2)碰后A球速度方向不明确，有两种可能：继续沿原方向运动或被反弹,AB,.,.,借题发挥(1)当遇到两物体发生碰撞的问题，不管碰撞环境如何，要首先想到利用动量守恒定律(2)对心碰撞是同一直线上的运动过程，只在一个方向上列动量守恒方程即可，此时应注意速度正、负号的选取,.,练习：2在光滑水平面上有A、B两球，其动量大小分别为10kgm/s与15kgm/s，方向均向东，A球在B球后，当A球追上B球后，两球相碰。则相碰后，A、B两球的动量可能分别为：（）A.9kgm/s,18kgm/sB.8kgm/s,17kgm/sC.12kgm/s,13kgm/sD.-10kgm/s,35kgm/s,一特点,二分类,三散射,四规律,五判断,例题,总结,练习,.,总结:碰撞所遵循的规律,规律、遵循动量守恒定律由于碰撞时间极短，导致物体间的相互作用力很大；外力的作用远小于物体之间的相互作用，可以忽略，所以不论哪种碰撞过程动量均守恒,规律、能量不会增加在碰撞中，只有弹性碰撞的动能守恒，没有能量损失；而另外形式的碰撞过程中均有动能的损失，且完全非弹性碰撞损失的动能最大因此，碰撞过程中能量不会增加，碰撞后系统总动能不可能大于碰撞前系统总动能（爆炸等除外）,.,规律、物体位置不发生突变由于碰撞在瞬间完成，相互作用物体的位移来不及变化，所以物体的速度(速度大小和方向)虽可突变但位置不发生突变，而且只有直接发生碰撞的物体才有动量的转移，未参与碰撞的“第三者”只能作壁上观，保持原状。,规律碰撞情景要符合实际，碰撞只能发生一次在没有外力作用的情况下，两个物体之间无论发生哪种形式的碰撞，碰撞后不是分离(含反向分离和同向分离；若是同向分离，则后面运动的物体速度必小于前面运动的物体的速度)，就是以共同的速度运动，但不会发生第二次碰撞,.,五、,.,.,方法一：矢量作图法,方法二：计算法,.,V1,V/2,V/1,V/1,思考:若通过计算的方法,怎么计算?还需要哪些条件?,.,六、,.,七、爆炸和碰撞模型,.,碰撞与爆炸问题的比较,都是物体间的相互作用突然发生，相互作用的力为变力,作用时间很短,平均作用力很大,且远大于系统所受的外力，所以可以认为碰撞、爆炸过程中系统的总动量守恒,由于碰撞、爆炸过程相互作用的时间很短,作用过程中物体的位移很小,一般可忽略不计,因此可以把作用过程看做一个理想化过程来处理,即作用后物体仍从作用前瞬间的位置以新的动量开始,.,都满足能量守恒,总能量保持不变,有其他形式的能转化为动能,动能会增加,动能不会增加,.,2.以初速度v0与水平方向成60角斜向上抛出的手榴弹，到达最高点时炸成质量分别是m和2m的两块其中质量大的一块沿着原来的方向以2v0的速度飞行(1)求质量较小的一块弹片速度的大小和方向；(2)爆炸过程中有多少化学能转化为弹片的动能思路探究(1)手榴弹到达最高点时具有水平方向的动量,爆炸过程中水平方向动量守恒(2)爆炸过程中增加的动能来源于燃料的化学能,.,.,3.(2014高考山东卷)如图，光滑水平直轨道上两滑块A、B用橡皮筋连接，A的质量为m，开始时橡皮筋松弛，B静止,给A向左的初速度v0.一段时间后,B与A同向运动发生碰撞并粘在一起碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A的速度的两倍,也是碰撞前瞬间B的速度的一半求：(1)B的质量；(2)碰撞过程中A、B系统机械能的损失,.,.,.,物理模型碰撞模型的应用范例光滑的水平地面上放着一块质量为M、长度为d的木块,一个质量为m的子弹以水平速度v0射入木块，当子弹从木块中出来后速度变为v1,子弹与木块的平均摩擦力为Ff.求：(1)子弹打击木块的过程中摩擦力对子弹做功多少？摩擦力对木块做功多少？(2)在这个过程中，系统产生的内能为多少？审题点睛子弹打木块的物理过程，虽不是碰撞，但与碰撞的本质是相同的；水平方向上动量守恒，系统产生的内能等于动能的减少量,.,.,.,.,巩固练习,1.现有甲、乙两块滑块，质量分别为3m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向运动，发生了碰撞。已知碰撞后，甲滑块静止不动，那么这次碰撞时（）A弹性碰撞B非弹性碰撞C完全非弹性碰撞D条件不足，无法确定,A,.,2在公路上甲、乙两车相撞，发生了一起车祸，甲车司机的前胸受伤，乙车司机的后背受伤，则这起车祸可能出现的情况是（）A两车同向运动，甲车在前，乙车在后，乙车撞上甲车B两车同向运动，乙车在前，甲车在后，甲车撞上乙车C乙车司机在前开倒车，甲车在乙车的后面向乙车运动，撞上了乙车D两车相向运动，来不及刹车，互相撞上了,BC,.,3质量为M的木块在光滑的水平面上以速度v1向右运动，质量为m的子弹以速度v2水平向左射入木块，要使木块停下来，必须发射子弹的数目为（子弹留在木块中不出来）()A(M+m)V2/mv1BMV