§16.4《碰撞》.ppt

,第十六章：动量守恒定律,16.4碰撞,生活中的碰撞现象,打台球,打网球,拳击,撞车,打桩机打桩,(一)碰撞的共性与个性,共性:,作用力变化快,相互作用时间短,作用力峰值大,系统动量守恒,有些碰撞碰后分开,有些碰撞碰后粘在一起；,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,有些过程可能,若两钢球质量相等，第一个钢球停止运动，第二个钢球摆到同样高度,说明了什么?,碰撞过程中没有能量的损失,即：碰撞过程能量守恒.,在碰撞过程中,系统的能量总是守恒的吗？,思考分析,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,思考分析,在碰撞过程中,系统的能量总是守恒的吗?,(二)碰撞的分类,一.从能量变化方面分类,碰撞过程中机械能守恒,1.弹性碰撞：,例：质量为m1=3kg,速度为v1=2m/s的小球,与质量为m2=1kg,速度为v2=-4m/s的小球发生正碰,下列各组选项中表示弹性碰撞的是（）A.v1=-1m/s，v2=5m/sB.v1=-2m/s，v2=5m/sC.v1=1m/s，v2=5m/sD.v1=0.5m/s，v2=0.5m/s,A,解析:两小球相向运动发生弹性碰撞满足动量守恒和机械能守恒.系统初动量p=2kgm/s；总动能Ek=14J.,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”对应机械能损失最大,这样的碰撞称为完全非弹性碰撞.,2.非弹性碰撞：,(二)碰撞的分类,从能量变化方面分类,例：两滑块在气垫导轨上迎面相撞后粘在一起，其中m1=600g，v1=15cm/s，m2=400g，v2=-10cm/s，求碰撞后滑块的速度的大小与方向.,碰撞过程中能量与形变量的演变碰撞过程的慢镜头,【讨论问题】,【讨论问题】,一维弹性碰撞的碰后速度的确定,试确定v1与v1的关系，v2与v1的关系,质量相等,交换速度,大碰小,一起跑,小碰大,要反弹,A,B,B,A,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,(二)碰撞的分类,从碰撞速度方向分类,1.动量制约,2.动能制约,(三)碰撞规律总结,守恒,不增,合理,3.运动制约,碰后两物体的运动方向不可能都不改变,除非两物体碰后的速度均为零.,(同向运动),(四)微观世界碰撞现象,1.定义：微观粒子碰撞时，微观粒子相互接近时，并不直接发生接触,这样的碰撞叫做散射.,2.散射方向：由于微观粒子发生对心碰撞的概率极小，所以多数粒子碰撞后飞向四面八方.,1.中子的发现：1932年查德威克(英国),(四)微观世界碰撞现象,2.中子减速剂：石墨、重水,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,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,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,散射：微观粒子的碰撞,下列对于碰撞的理解正确的是（）A.碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短的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守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞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,【课堂练习】,AB,冰球运动员甲的质量为80kg.当他以5.0m/s的速度向前运动时，与另一质量为100kg、速度为3.0m/s迎面而来的运动员乙相撞.碰后甲恰好静止，假设碰撞时间极短.求：（1）碰后乙的速度大小;（2）碰撞中总机械能的损失.,【课堂练习】,解：,(1)由题意可知甲、乙碰撞过程满足动量守恒，以甲初速方向为正，由动量守恒定律有：,代入数据得：,(2)设碰撞过程中总机械能的损失为E，应有：,联立上式，代入数据得：,即碰后