高中物理选修3-5碰撞

16.4碰撞,一、历史上对碰撞物体的研究,最早发表有关碰撞问题研究成果的是布拉格大学校长、物理学教授马尔西（M.Marci,15951667），他在1639年发表的运动的比例中得出一些碰撞的结论。随后著名的物理学家如伽利略、马略特、牛顿、笛卡尔、惠更斯等都先后进行了一系列的实验总结出碰撞规律，为动量守恒定律的建立奠定了基础。,二、生活中的各种碰撞现象,打台球,二、生活中的各种碰撞现象,撞车,二、生活中的各种碰撞现象,打桩机打桩,二、生活中的各种碰撞现象,钉钉子,二、生活中的各种碰撞现象,飞鸟撞飞机,二、生活中的各种碰撞现象,打网球,二、生活中的各种碰撞现象,拳击,(一)碰撞的共性与个性,共性:,作用力变化快,有些碰撞碰后分开，有些碰撞碰后粘在一起；,相互作用时间短,作用力峰值大,系统动量守恒,个性:,有些碰撞沿一条直线，有些碰不在一条直线上；,有些碰撞过程可能机械能守恒，有些过程机械能可能不守恒,【方案1】实验测量，间接验证,2,1,1h1v0mv02/2,2h2v2mv2/2,【设问1】如何探寻两球碰撞前后有无机械能损失？,看两次摆角是否相同,由动量守恒定律：,碰撞前系统总动能：,碰撞后系统总动能：,碰撞过程中有机械能损失,【方案2】：理论论证,分类方式之一：从能量变化方面分类,(二)碰撞的分类,碰撞过程中机械能守恒,碰撞过程中机械能不守恒,碰撞后两物粘合在一起，以共同速度运动,1、弹性碰撞：,2、非弹性碰撞：,3、完全非弹性碰撞：,机械能损失最大!,【讨论问题一】,一维弹性碰撞的碰后速度的确定,【拓展与应用】,【例1】“瑞士天王”费德勒在一次比赛中，面对迎面飞来的速度为60km/h的网球，挥动球拍以70km/h的速度击球，打出一记“平击球”，试估算此次击球的球速。,解:网球拍与网球碰撞为完全弹性,球拍质量远大于球质量,碰前球、拍接近速度60km/h+70km/h=130km/h,碰后球、拍分离速度亦为130km/h,击球后球拍速度不变,故球速为130km/h+70km/h,=200km/h,【讨论问题二】,碰撞过程中能量与形变量的演变碰撞过程的“慢镜头”,【例2】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，也可能非弹性，碰后B球的速度可能是以下值吗？（A）0.6v(B)0.4v(C)0.2v,解：B球速度的最小值发生在完全非弹性碰撞情形,由动量守恒：,B球速度的最大值发生在弹性碰撞时：,所以，只有0.4v是速度可能值,分类方式之二：从碰撞速度方向分类,1、对心碰撞正碰：,2、非对心碰撞斜碰：,碰前运动速度与两球心连线处于同一直线上,碰前运动速度与两球心连线不在同一直线上,【设问】斜碰过程满足动量守恒吗？为什么？如图，能否大致画出碰后A球的速度方向？,【设问】若两球质量相等，又是弹性碰撞你能进一步确定两球碰后速度方向关系吗？,1、动量制约,2、动能制约,3、运动制约,(三)碰撞规律总结,【例3】在光滑水平面上，动能为E0、动量的大小为P0的小钢球1与静止的小钢球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、P2P0,参考答案:,D,A,B,守恒,不增,合理,(四)微观世界碰撞现象拾零,1、中子的发现：1932年查德威克(英国),(四)微观世界碰撞现象拾零,2、中子减速剂：石墨、重水,(四)微观世界碰撞现象拾零,3、验证汞原子能量量子化的经典实验弗兰克赫兹实验（1914年）,通过电子与汞原子核碰撞的能量传递，证实了原子能量处于分立的不连续状态,(四)微观世界碰撞现象拾零,4、粒子加速器,基本知识点,弹性碰撞动量、机械能守恒,非弹性碰撞动量守恒、机械能有损失,完全非弹性碰撞动量守恒、机械能损失最大,基本思想方法,猜想,推论,小结：,对心碰撞（正碰）碰撞前后速度沿球心连线,非对心碰撞（斜碰）碰撞前后速度不共线,验证,结束语：,大到茫茫宇宙，小到神秘微观，平凡到日常生活，有着形形色色、风格迥异的碰撞现象，虽然它们的运动个性十足，但都遵守两条铁的纪律：动量守