一维弹性碰撞ppt课件

第3节科学探究一维弹性碰撞,一、不同类型的碰撞1.非弹性碰撞：碰撞过程中会有_损失，即_不守恒的碰撞称为非弹性碰撞。2.完全非弹性碰撞：碰撞后物体结合在一起，_损失最大的碰撞称为完全非弹性碰撞。3.弹性碰撞：物体碰撞后，形变能够完全恢复，不发热、发声，没有_损失的碰撞称为弹性碰撞，又称完全弹性碰撞。,动能,动能,动能,动能,【判一判】(1)弹性碰撞过程中动量守恒、动能不守恒。()(2)完全非弹性碰撞，动量守恒，动能也守恒。()(3)三种碰撞中，动量都守恒。()提示：(1)。弹性碰撞过程中动量守恒、动能也守恒。(2)。完全非弹性碰撞，动量守恒，动能不守恒，动能减少。(3)。三种碰撞中，都满足动量守恒。,二、弹性碰撞的规律1.实验研究：(1)质量相等的两个钢球发生弹性碰撞，碰撞前后两球的总动能_，碰撞后两球交换了_。(2)质量较大的钢球与静止的质量较小的钢球发生弹性碰撞，碰撞后两球运动方向_，碰撞前后两球总动能_。(3)质量较小的钢球与静止的质量较大的钢球发生弹性碰撞，碰撞后质量较小的钢球速度方向与原来_，碰撞过程中两球总动能_。综上可知，在弹性碰撞过程中，系统的_与_都守恒。,守,恒,速度,相同,守恒,相反,守恒,动量,动能,2.碰撞规律：在光滑水平面上质量为m1的小球以速度v1与质量为m2的静止小球发生弹性正碰。其动量和动能均_。m1v1=m1v1+m2v2，碰后两个物体的速度分别为讨论：(1)若m1=m2，则有v1=_，v2=_，即碰撞后两球交换了_。(2)若m1m2，v10，v20，表示v1和v2都与v1方向_。(3)若m10，表示v1与v1方向_，m1被弹回。,守恒,0,v1,速度,相同,相反,【判一判】(1)速度不同的两小球碰撞后粘在一起，碰撞过程中没有能量损失。()(2)微观粒子在碰撞时并不接触，所以不能算是碰撞。()提示：(1)。速度不同的两小球碰撞后粘在一起，碰撞过程中能量损失最大。(2)。微观粒子在碰撞时不接触，但靠近过程中粒子间有库仑力作用，属于系统内力，是碰撞，满足动量守恒。,一、弹性碰撞思考探究：生活中，硬质木球或钢球间发生碰撞时，动能的损失很小，可以忽略不计，通常将它们的碰撞看成弹性碰撞。打保龄球时，球与瓶的碰撞近似为弹性碰撞。,(1)什么是一维弹性碰撞？(2)弹性碰撞过程中满足哪些物理规律？提示：(1)一维弹性碰撞是指碰撞前后系统的速度都在一条直线上的弹性碰撞。(2)弹性碰撞过程中满足动量守恒和机械能守恒。,【归纳总结】质量为m1的小球以速度v1与质量为m2速度为v2的小球发生一维弹性碰撞时，存在下列关系：m1v1+m2v2=m1v1+m2v2；当质量为m1的小球以速度v1与质量为m2的静止小球发生一维弹性碰撞时，则可表示为m1v1=m1v1+m2v2，,根据以上情境，结合下表分析碰后速度方向特征。,【典例示范】如图所示，质量分别为1kg、3kg的滑块A、B位于光滑水平面上，滑块B左侧连有轻弹簧，现使滑块A以4m/s的速度向右运动，与滑块B发生碰撞。求二者在发生碰撞的过程中，(1)弹簧的最大弹性势能；(2)滑块B的最大速度。,【解题探究】(1)弹簧的弹性势能最大时，滑块A、B的速度有什么关系？提示：滑块A、B的速度相同。(2)当滑块B获得最大速度时，弹簧的状态如何？提示：弹簧处于原长。,【正确解答】(1)当弹簧压缩最短时，弹簧的弹性势能最大，此时滑块A、B同速。由动量守恒定律得mAv0=(mA+mB)v，解得v=m/s=1m/s。弹簧的最大弹性势能即滑块A、B损失的动能,(2)当弹簧恢复原长时，滑块B获得最大速度，由动量守恒和能量守恒得mAv0=mAvA+mBvm解得vm=2m/s。答案：(1)6J(2)2m/s,【过关训练】1.(2014浙江高考)如图所示，甲木块的质量为m1，以v的速度沿光滑水平地面向前运动，正前方有一静止的、质量为m2的乙木块，乙上连有一轻质弹簧。甲木块与弹簧接触后()A.甲木块的动量守恒B.乙木块的动量守恒C.甲、乙两木块所组成系统的动量守恒D.甲、乙两木块所组成系统的动能守恒,【解析】选C。根据动量守恒定律的条件，以甲、乙为一系统，系统的动量守恒，A、B错误，C正确；甲、乙的一部分动能转化为弹簧的弹性势能，甲、乙系统的动能不守恒，D错误。,2.(多选)下列关于碰撞的说法正确的是()A.碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程B.在碰撞现象中，一般内力都远远大于外力，所以可以认为碰撞时系统的总动量守恒C.如果碰撞过程中机械能也守恒，这样的碰撞叫作非弹性碰撞D.微观粒子的碰撞由于不发生直接接触，所以不满足动量守恒的条件，不能应用动量守恒定律求解,【解析】选A、B。碰撞过程中机械能守恒的碰撞为弹性碰撞，C错；动量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一。不仅低速、宏观物体的运动遵守这一规律，而且高速、微观物体的运动也遵守这一规律，D错。,【补偿训练】1.(2015马鞍山高二检测)在光滑的水平面上有三个完全相同的小球，它们成一条直线，2、3小球静止，并靠在一起，1小球以速度v0射向它们，如图所示。设碰撞中不损失机械能，则碰后三个小球的速度可能值是()A.v1=v2=v3=v0B.v1=0，v2=v3=v0C.v1=0，v2=v3=v0D.v1=v2=0，v3=v0,【解析】选D。两个质量相等的小球发生碰撞，碰撞过程中动量守恒，A、B错；动能守恒，C错；碰撞后将交换速度，故D项正确。,2.(多选)在光滑水平面上，动能为E0、动量的大小为p0的小钢球1与静止小钢球2发生碰撞，碰撞前后球1的运动方向相反，将碰撞后球1的动能和动量的大小分别记为E1、p1，球2的动能和动量的大小分别记为E2、p2，则必有()A.E1E0D.p2p0,【解析】选A、B、D。两个钢球在相碰过程中必同时遵守能量守恒和动量守恒定律。由于没有外界能量输入，而碰撞中可能产生热量，所以碰后的总动能不会超过碰前的总动能，即E1+E2E0，可见A对，C错；另外，A也可写成，因此B对；根据动量守恒，设球1原来的运动方向为正方向，有p2-p1=p0，所以D对。,二、碰撞与爆炸的比较思考探究：1986年1月28日，美国第二架航天飞机“挑战者”号在进行第10次飞行时，从发射架上升空70多秒后发生爆炸，7名机组人员全部遇难，造成了世界航天史上最大的惨剧。,请思考碰撞与爆炸过程中机械能变化有什么区别？提示：碰撞过程中机械能不增加，爆炸过程中机械能一定增加，有其他形式的能转化为机械能。,【归纳总结】碰撞与爆炸的比较,【特别提醒】(1)在碰撞过程中，系统的动量守恒，但机械能不一定守恒。(2)在爆炸过程中，系统的动量守恒，机械能一定不守恒。,【典例示范】(2013上海高考)质量为M的物块静止在光滑水平桌面上，质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后，以水平速度射出。则物块的速度为_，此过程中损失的机械能为_。,【解题探究】(1)子弹打物块过程中，动量是否守恒？提示：系统受外力为零，动量守恒。(2)如何计算此过程中损失的机械能？提示：根据子弹与物块组成的系统动能的变化计算损失的机械能。,【正确解答】由动量守恒定律，mv0=m+Mv，解得v=。由能量守恒定律，此过程中损失的机械能为答案：,【过关训练】1.(2015济南高二检测)质量为m的粒子，其速度为v0，与质量为3m的静止碳核碰撞后沿着原来的路径被弹回，其速率为，则碳核获得的速度为()【解析】选C。由粒子与碳核所组成的系统动量守恒，若碳核获得的速度为v，则mv0=3mv-m，所以v=，C正确。,2.(2015天津高考)如图所示，在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板，A球在水平面上静止放置，B球向左运动与A球发生正碰，B球碰撞前、后的速率之比为31，A球垂直撞向挡板，碰后原速率返回。两球刚好不发生第二次碰撞，A、B两球的质量之比为_，A、B碰撞前、后两球总动能之比为_。,【解析】设B球碰撞前速度为v，则碰后速度为-，根据题意可知，B球与A球碰撞后A速度为。由动量守恒定律有mBvB=mA+mB(-)解得：mAmB=41A、B碰撞前、后两球总动能之比为(EkA+EkB)(EkA+EkB)=mBv2mA()2+mB(-)2=95答案：4195,【补偿训练】两个相向运动的小球，在光滑水平面上碰撞后变为静止状态，则碰撞前这两个小球的()A.质量一定相等B.动能一定相等C.动量一定相同D.动量一定不同【解析】选D。由题意知两小球碰前动量大小相等、方向相反，质量关系不明确，A错；由关系式动能不一定相等，B错；动量是矢量，动量相同包括方向相同，C错，D正确。,【规律方法】判断碰撞能否发生的一般步骤(1)判断是否遵守动量守恒定律。(2)分析系统的动能如何变化，如果增加则碰撞不可能发生。(3)讨论碰撞的结果与各物体的运动情况是否符合实际，比如A球去碰静止的B球，碰后若两球同向，A球的速度不能大于B球。,【拓展例题】考查内容：与动量相关的临界问题【典例示范】(2015南平高二检测)两质量分别为M1和M2的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上，劈A和B的倾斜面都是光滑曲面，曲面下端与水平面相切，如图所示，一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上，距水平面的高度为h。物块从静止开始滑下，然后又滑上劈B。求物块在劈B上能够达到的最大高度。,【正确