2019-2020学年高中物理 第16章 动量守恒定律 4 碰撞课件 新人教版选修3-5(1)

4碰撞,通过前面的学习，我们已知道可以从牛顿运动定律推导出动量守恒定律，请用两种方法求解下面的题目，体会用两种观点解决问题的优缺点题目：总质量为m的列车在平直轨道上以速度v匀速行驶，尾部有一节质量为m的车厢突然脱钩设机车的牵引力恒定不变，则脱钩车厢停下时，列车前段的速度v为多大？,一、碰撞的分类1按碰撞过程中机械能是否守恒分为：(1)弹性碰撞：碰撞过程中机械能_，即碰撞前后系统的总动能_(2)非弹性碰撞：碰撞过程中机械能_，碰撞后系统的总动能_碰撞前的总动能(3)完全非弹性碰撞：碰撞后两物体_，具有_的速度，这种碰撞系统损失动能最多【答案】(1)守恒不变(2)不守恒小于(3)合在一起相同,2按碰撞前后，物体的运动方向是否沿同一直线分为：(1)对心碰撞(正碰)：碰撞前后，物体的运动方向与两球心的连线_(2)非对心碰撞(斜碰)：碰撞前后，物体的运动方向与两球心连线_【答案】(1)在同一直线上(2)不在同一直线上,二、散射1定义：微观粒子碰撞时，微观粒子相互接近时并不发生_而发生的碰撞【答案】直接接触2散射方向：由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率_，所以_粒子碰撞后飞向四面八方【答案】很小多数,三、类碰撞问题在实际问题中，有些物体间的相互作用类似于_的现象如物体间由不可伸长的绳相连接时，当绳突然绷紧后，两物体的_相等；物体间由弹簧相连接时，当弹簧从自由长度到最短或最长时，两物体的_相等【答案】碰撞速度速度,1碰撞的特点(1)发生碰撞的物体间一般作用力很大，作用时间很短，各物体作用前后各种动量变化显著，物体在作用时间内位移可忽略(2)即使碰撞过程中系统所受合力不等于零，由于内力远大于外力，作用时间又很短，所以外力的作用可忽略，认为系统在碰撞瞬间动量是守恒的,碰撞特点的理解与分析,(3)若碰撞过程中没有其他形式的能转化为机械能，则系统碰后的总机械能不可能大于碰前系统机械能(4)对于弹性碰撞，碰撞前后无动能损失；对非弹性碰撞，碰撞前后有动能损失；对于完全非弹性碰撞，碰撞前后动能损失最大2分析碰撞问题的几条原则(1)碰撞前后动量守恒，即p1p2p1p2.,1(多选)在光滑的水平面上，动能为e0、动量的大小为p0的钢球1与静止钢球2发生碰撞，碰撞前后球1的运动方向相反，将碰后球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()ae1e0dp2p0【答案】ab,完全弹性碰撞的规律,2在光滑的水平面上，质量为m1的小球a以速度v0向右运动在小球a的前方o点有一质量为m2的小球b处于静止状态，如图所示小球a与小球b发生正碰后小球a、b均向右运动小球b被在q点处的墙壁弹回后与小球a在p点相遇，pq1.5po.假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的，求两小球质量之比m1m2.【答案】21,相互作用的两个物体在很多情况下皆可当作碰撞处理对相互作用中两物体相距恰“最近”“最远”或恰上升到“最高点”等一类临界问题，求解的临界条件都是“速度相等”，相当于完全非弹性碰撞模型具体分析如下：,碰撞的常见模型,(1)在右图中，光滑水平面上的a物体以速度v去撞击静止且一端带有弹簧的b物体，a、b两物体相距最近时，两物体速度必定相等，此时弹簧最短，其压缩量最大，弹性势能最大,(2)在右图中，质量为m的滑块静止在光滑水平面上，滑块的光滑弧面底部与桌面相切，一个质量为m的小球以速度v0向滑块滚来设小球不能越过滑块，则小球到达滑块上的最高点时(即小球的竖直速度为零)，两物体的速度必定相等(方向水平向右),(3)如右图所示，物体a以速度v0滑上静止在光滑水平面上的小车b，当a在b上滑行的距离最远时(设车足够长)，a、b两物体相对静止，a、b两物体的速度必相等,例1甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动，已知它们的动量分别是p甲5kgm/s，p乙7kgm/s，甲追上乙并发生碰撞，碰撞后乙球的动量变为p乙10kgm/s，则两球质量m甲与m乙的关系可能是()am乙m甲bm乙2m甲cm乙4m甲dm乙6m甲,碰撞的可能性判断,反思领悟：碰撞过程受多个物理规律的制约，在判断碰撞过程中的可能性问题时，应从以下三方面进行分析：(1)碰撞前后的状态要符合具体的物理情景；(2)碰撞过程中要遵循动量守恒定律；(3)碰撞前后符合能量关系，即总动能满足ek前ek后,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球的动量是7kgm/s，b球的动量是5kgm/s，a球追上b球发生碰撞，则碰撞后a、b两球的动量可能值是()apa6kgm/s，pb6kgm/sbpa3kgm/s，pb9kgm/scpa2kgm/s，pb14kgm/sdpa4kgm/s，pb17kgm/s,【答案】a,例2如图所示，一轻质弹簧两端连着物体a和b，放在光滑的水平面上物体a被水平速度为v0的子弹射中并嵌在其中已知物体a的质量是物体b的质量的3/4，子弹的质量是物体b的质量的1/4，求：(1)a物体获得的最大速度；(2)弹簧压缩到最短时b的速度,碰撞及类碰撞模型,二是a(包括子弹)以v1的速度开始压缩弹簧在这一过程中，a(包括子弹)向右做减速运动，b向右做加速运动当a(包括子弹)的速度大于b的速度时，它们间的距离缩短，弹簧的压缩量增大；当a(包括子弹)的速度小于b的速度时，它们间的距离增大，弹簧的压缩量减小，所以当a(包括子弹)的速度和b的速度相等时，弹簧被压缩到最短，在这一过程中，系统(a、子弹、b)所受的外力(重力、支持力)的合力为零，遵守动量守恒定律，由动量守恒定律得(mma)v1(mmamb)v2，v2(mma)v1/(mmamb)(m3m)v1/(m3m4m)v1/2v0/8，即弹簧压缩到最短时b的速度为v0/8.,2(2018安徽模拟)如图所示，竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与光滑水平桌面相切，小滑块b静止在圆弧轨道的最低点现将小滑块a从圆弧轨道的最高点无初速度释放已知圆弧轨道半径r1.8m，小滑块的质量关系是mb2ma，重力加速度g10m/s2.则碰后小滑块b的速度大小不可能是()a5m/sb4m/sc3m/sd2m/s【答案】a,动量与能量的综合,3(2018孝感期末)如图所示，水平面ac与倾角30的光滑斜面cd间用一小段光滑圆弧连接，b点左侧的水平面光滑，右侧的水平面粗糙滑块甲、乙(均可视为质点)分别静止在a、b两点，b、c两点间的距离l1m，现用f12n、方向水平向右的力推甲，经时间t11s后推力的大小突然增大为f24n(方向不变)，又经过时间t22s后撤去推力，之后甲与乙相碰并粘合在一起继续向右运动，最高能滑到斜面上的e点已知甲的质量m12kg，乙的质量m20.5kg，甲乙与水平面bc段间的动摩擦因数均为0.6，取g10m/s2.求：,(1)推力f的总冲量大小i和碰前甲的速度大小v1；(2)甲、乙到达c点时的速度大小vc以及c、e两点间的距离d.【答案】(1)10ns5m/s(2)2m/s0.4m解析：(1)整个过程中，推力f的总冲量大小为if1t1f2t2解得i10ns对甲，根据动量定理有im1v1解得v15m/s.,动量守恒定律在多过程、多物体问题中的应用一个系统如果满足动量守恒条件，且有两个以上的物体构成系统，在对问题进行分析时，既要注重系统总体动量守恒，又要注意系统内部分物体动量守恒分析，可以使求解突破关键的未知量，增加方程的个数，为问题的最终解答铺平道路对于复杂的运动，既可以找某一个子过程为研究过程，也可以所有过程为研究过程，总之要灵活选择对象，选择过程,创新拓展提升,例4如图所示，用轻弹簧相连的质量均为2kg的a、b两物块都以v6m/s的速度在光滑的水平面上运动，弹簧处于原