碰撞教学课件

1、 1 16.4 6.4 碰碰 撞撞( (一一) )碰撞的共性与个性碰撞的共性与个性1 1、共性、共性: :作用力变化作用力变化快快 有些碰撞碰后分开，有些碰撞碰后粘在一起；有些碰撞碰后分开，有些碰撞碰后粘在一起； 相互作用时间短相互作用时间短作用力峰值大作用力峰值大系统动量守恒系统动量守恒2 2、个性、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能可能不守恒【方案方案1 1】 实验测量，间接验证实验测量，间接验证21vv01h1v0 mv02/22h2

2、v 2mv2/2【设问设问1】如何探寻两如何探寻两球碰撞前后有无机械球碰撞前后有无机械能损失？能损失？ 看两次摆角是否相同看两次摆角是否相同由动量守恒定律：由动量守恒定律： 碰撞前系统总动能碰撞前系统总动能： 碰撞后系统总碰撞后系统总动能动能： 碰撞过程中有机械能损失【方案方案2】 ：理论论证理论论证vv0m2mm mvmv2=0+02=0vv0kkee20021=mvek2020241=)2(221=221=mvvmmvek分类方式之一：从能量变化方面分类分类方式之一：从能量变化方面分类( (二二) )碰撞的分类碰撞的分类碰撞过程中机械能守恒碰撞过程中机械能守恒碰撞过程中机械能不守恒碰撞过程

3、中机械能不守恒碰撞后两物粘合在一碰撞后两物粘合在一起，以共同速度运动起，以共同速度运动1 1、弹性碰撞、弹性碰撞：2 2、非弹性碰撞、非弹性碰撞：3 3、完全非弹性碰撞：、完全非弹性碰撞：机械能损失最大机械能损失最大! !【讨论问题一讨论问题一】一维弹性碰撞的碰后速度的确定一维弹性碰撞的碰后速度的确定v1v1/m1v2/m2m1m2 假设物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性碰撞,碰撞后他们的速度分别为v1和v2 。求出用m1 m2 v1 来表示v1和v2的表达式。的表达式。 弹性碰撞：动量和机械能都守恒221111+=vmvmvm22221121121+21=21vmvmvm讨论讨论

4、:a.a.当当m m1 1m m2 2时，时，v v1 1=0; v=0; v2 2=v=v1 1( (质量相等，交换速度质量相等，交换速度)b.b.当当m m1 1m m2 2时，时， v v1 10 0; v; v2 20.0.( (大碰小，一起跑大碰小，一起跑) )c.c.当当m m1 1m m2 2时，时， v v1 10; v0; v2 20.0.( (小碰大，要反弹小碰大，要反弹)d.d.当当m m1 1m m2 2时，时，v v1 1v v1 1; v; v2 22v2v1 1e.e.当当m m1 1m m2 2时，时，v v1 1 v v1 1; v; v2 2 0 02211

5、11+=vmvmvm211=+vvv22221121121+21=21vmvmvm【讨论问题二讨论问题二】 碰撞过程中能量与形变量的演变碰撞过程中能量与形变量的演变碰撞过程的碰撞过程的“慢镜慢镜头头”v1v共弹性碰撞弹性碰撞非弹性碰撞非弹性碰撞完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞【例例2】质量为质量为m m速度为速度为v的的a a球，跟质量为球，跟质量为3m3m的静止的静止b b球发生正碰，碰撞可能是弹性，也可球发生正碰，碰撞可能是弹性，也可能非弹性，碰后能非弹性，碰后b b球的速度可能是以下值吗？球的速度可能是以下值吗？（a）0.6v (b)0.4v (c)0.2v解：解：b b球速度的最小值发生在

6、完全非弹性碰球速度的最小值发生在完全非弹性碰撞情形撞情形由动量守恒：由动量守恒：min)+3(=vmmmvvv25. 0=minb b球速度的最大值发生在球速度的最大值发生在弹性碰撞时弹性碰撞时：vmmmvv5 . 032max所以，只有所以，只有0.40.4v是速度可能值是速度可能值分类方式之二：从碰撞速度方向分类分类方式之二：从碰撞速度方向分类 1 1、对心碰撞、对心碰撞正碰：正碰：2 2、非对心碰撞、非对心碰撞斜碰斜碰：碰前运动速度与两球心连线处于同碰前运动速度与两球心连线处于同一直线上一直线上 碰前运动速度与两球心连线不在碰前运动速度与两球心连线不在同一直线上同一直线上【设问设问】斜碰

7、过程满足动量守恒吗？为什么？斜碰过程满足动量守恒吗？为什么？如图，能否大致画出碰后如图，能否大致画出碰后a a球的速度方向？球的速度方向？av1bv/ /2bam2v2/m1v1m1v1/【设问设问】若两球质量相等，又是弹性碰撞你若两球质量相等，又是弹性碰撞你能进一步确定两球碰后速度方向关系吗？能进一步确定两球碰后速度方向关系吗？22212121+21=21vmvmmv222121+=vvv21vv 1 1、动量制约、动量制约2 2、动能制约、动能制约3 3、运动制约、运动制约( (三三) )碰撞规律总结碰撞规律总结【例例3】在光滑水平面上，动能为在光滑水平面上，动能为e e0 0、动量的、动

8、量的大小为大小为p p0 0的小钢球的小钢球1 1与静止的小钢球与静止的小钢球2 2发生碰发生碰撞，碰撞前后球撞，碰撞前后球1 1的运动方向相反，将碰撞后的运动方向相反，将碰撞后球球1 1的动能和动量的大小分别记为的动能和动量的大小分别记为e e1 1、p p1 1，球，球2 2的动能和动量的大小分别记为的动能和动量的大小分别记为e e2 2、p p2 2，则必，则必有：有： a、e1e0 b、p1e0 d、p2p0参考答案参考答案: :dab守恒守恒不增不增合理合理 在光滑水平面上，有在光滑水平面上，有a a、b b两个小球向右沿同两个小球向右沿同一直线运动，取向右为正，两球的动量分别是一直

9、线运动，取向右为正，两球的动量分别是p pa a=5kgm/s=5kgm/s，p pb b=7kgm/s=7kgm/s，如图所示若能发生，如图所示若能发生正碰，则碰后两球的动量增量正碰，则碰后两球的动量增量p pa a、p pb b可能可能是是 （ ）a ap pa a=-3kgm/s=-3kgm/s；p pb b =3kgm/s =3kgm/s b bp pa a=3kgm/s=3kgm/s；p pb b =3kgm/s =3kgm/sc cp pa a= -10kgm/s= -10kgm/s；p pb b =10kgm/s =10kgm/s d dp pa a=3kgm/s=3kgm/s；

10、p pb b = -3kgm/s = -3kgm/s a a【思考思考】( (四四) )微观世界碰撞现象微观世界碰撞现象1 1、中子的发现：、中子的发现：19321932年查德威克年查德威克( (英英国国) )vmmmvhh2vmmmvnn267107 . 4103 . 31/14/hhhnnhmmmmmmmmvv16. 1hmm( (四四) )微观世界碰撞现象微观世界碰撞现象2 2、中子减速剂：石墨、重水、中子减速剂：石墨、重水( (四四) )微观世界碰撞现象微观世界碰撞现象3 3、验证汞原子能量量子化、验证汞原子能量量子化的经典实验的经典实验弗兰克弗兰克赫兹实验（赫兹实验（19141914

11、年）年） 通过电子与汞原子核碰通过电子与汞原子核碰撞的能量传递，证实了原子撞的能量传递，证实了原子能量处于分立的不连续状态能量处于分立的不连续状态( (四四) )微观世界碰撞现象微观世界碰撞现象4 4、粒子加速器、粒子加速器基本知识点基本知识点弹性碰撞弹性碰撞动量、机械能守恒动量、机械能守恒非弹性碰撞非弹性碰撞动量守恒、机械能有损失动量守恒、机械能有损失完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞动量守恒、机械能损失最大动量守恒、机械能损失最大基本思想方法基本思想方法猜想猜想推论推论小结小结：对心碰撞（正碰）对心碰撞（正碰）碰撞前后速度沿球心连线碰撞前后速度沿球心连线非对心碰撞（斜碰）非对心碰撞（斜碰）碰撞前

12、后速度不共线碰撞前后速度不共线验证验证结束语：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：动量守恒和动能不增，这两条规律就两只无形的手，操纵和控制着事物发展的方向和进程，寻求大千世界变化中的不变量，找到它，我们就能掌握事物变化的规律，这也是物理学探寻未知世界基本的思想方法 ！【拓展与应用拓展与应用】 211vvv121vvv 1221vvvv 【例例1】“瑞士天王瑞士天王”费德勒在一次比赛费德勒在一次比赛中，面对迎面飞来的速度为中，面对迎面飞来的速度为60km/h60km/h的网球，的网球，挥动球拍以挥动球拍以70km/h70km/h的速度击球，打出一记的速度击球，打出一记“平击球平击球”，试估算此