202X版高中物理第1章碰撞与动量守恒1.4美妙的守恒定律课件沪科版选修3_5

1、1.4美妙的守恒定律第1章碰撞与动量守恒学习目标1.了解弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞.2.会用动量、能量观点综合分析，解决一维碰撞问题.3.掌握弹性碰撞的特点，并能解决相关类弹性碰撞问题.内容索引知识探究新知探究 点点落实题型探究重点难点 各个击破达标检测当堂检测 稳固反响知识探究一、弹性碰撞和非弹性碰撞导学探究导学探究1.如图如图1所示，一样的钢球所示，一样的钢球A、B用长度相等的丝线悬挂起用长度相等的丝线悬挂起来，使来，使B球自然下垂，处于静止状态，拉起球自然下垂，处于静止状态，拉起A球，放开后与球，放开后与B球相撞，发球相撞，发现碰撞后现碰撞后A球静止下来，而球静止下来，而B球能

2、上升到与球能上升到与A球原来一样的高度球原来一样的高度.那么那么A、B两球在碰撞前后的动量变化多少？动能变化多少？两球在碰撞前后的动量变化多少？动能变化多少？答案图1所以A、B两球组成的系统碰撞前后：p0，Ek0，即碰撞前后，动量守恒，机械能守恒.2.如图2甲、乙所示，两个质量都是m的物体，物体B静止在光滑水平面上，物体A以速度v0正对B运动，碰撞后两个物体粘在一起，以速度v继续前进，两物体组成的系统碰撞前后的总动能守恒吗？如果不守恒，总动能如何变化？答案图2答案答案不守恒.碰撞时：mv02mv知识梳理知识梳理弹性碰撞和非弹性碰撞的特点和规律弹性碰撞和非弹性碰撞的特点和规律1.碰撞特点：碰撞时

3、间非常 ；碰撞过程中内力 ，系统所受外力可以忽略不计；可认为碰撞前后物体处于同一位置.2.弹性碰撞(1)定义：在物理学中，动量和动能都守恒的碰撞叫做弹性碰撞.(2)规律动量守恒：m1v1m2v2_短远大于外力m1v1m2v23.非弹性碰撞(1)定义：动量守恒，动能不守恒的碰撞叫做非弹性碰撞.(2)规律：动量守恒：m1v1m2v2_机械能减少，损失的机械能转化为_|Ek|Ek初Ek末Q4.完全非弹性碰撞(1)定义：两物体碰撞后 ，以同一速度运动的碰撞.(2)规律：动量守恒：m1v1m2v2(m1m2)v共碰撞中机械能损失最多内能m1v1m2v2“合为一体即学即用即学即用1.判断以下说法的正误判断

4、以下说法的正误.(1)发生碰撞的两个物体，机械能一定是守恒的发生碰撞的两个物体，机械能一定是守恒的.()(2)碰撞后，两个物体粘在一起，动量一定不守恒，机械能损失最大碰撞后，两个物体粘在一起，动量一定不守恒，机械能损失最大.()(3)发生对心碰撞的系统动量守恒，发生非对心碰撞的系统动量不守恒发生对心碰撞的系统动量守恒，发生非对心碰撞的系统动量不守恒.()答案2.如图3所示，木块A、B的质量均为2 kg，置于光滑水平面上，B与一水平轻质弹簧的一端相连，弹簧的另一端固定在竖直挡板上，A以4 m/s的速度向B运动，碰撞后两木块粘在一起运动，那么两木块碰前的总动能为_J，两木块碰后瞬间的总动能为_ J

5、；A、B间碰撞为_(填“弹性或“非弹性)碰撞.弹簧被压缩到最短时，弹簧具有的弹性势能为_J.16非弹性88图3答案解析A、B在碰撞过程中动量守恒，碰后粘在一起共同压缩弹簧的过程中机械能守恒.由碰撞过程中动量守恒得：mAvA(mAmB)v，当弹簧被压缩至最短时，系统的动能为0，只有弹性势能，由机械能守恒得此时弹簧的弹性势能为8 J.导学探究导学探究A、B两个弹性小球，质量分别为两个弹性小球，质量分别为m1、m2，B小球静止在小球静止在光滑的水平面上，如图光滑的水平面上，如图4所示，所示，A以初速度以初速度v0与与B小球发生正碰，求碰撞小球发生正碰，求碰撞后后A小球速度小球速度v1和和B小球速度小

6、球速度v2的大小和方向的大小和方向.二、研究弹性碰撞图4答案讨论(1)当m1m2时，v10，v2v0，两小球速度互换；(2)当m1m2时，那么v10，v20，即小球A、B同方向运动.答案答案由碰撞中的动量守恒和机械能守恒得m1v0m1v1m2v2 即两小球不会发生第二次碰撞.(其中，当m1m2时，v1v0，v22v0.)(3)当m1m2时，那么v10，即小球A向反方向运动.(其中，当m1m2时，v1v0，v20.)题型探究一、碰撞的特点和分类1.碰撞的特点碰撞的特点(1)时间特点：碰撞现象中，相互作用的时间极短，相对物体运动的全过时间特点：碰撞现象中，相互作用的时间极短，相对物体运动的全过程可

7、忽略不计程可忽略不计.(2)相互作用力特点：在碰撞过程中，系统的内力远大于外力，所以动量相互作用力特点：在碰撞过程中，系统的内力远大于外力，所以动量守恒守恒.2.碰撞的分类碰撞的分类(1)弹性碰撞：系统动量守恒，机械能守恒弹性碰撞：系统动量守恒，机械能守恒.(2)非弹性碰撞：系统动量守恒，机械能减少，损失的机械能转化为内能非弹性碰撞：系统动量守恒，机械能减少，损失的机械能转化为内能.(3)完全非弹性碰撞：系统动量守恒，碰撞后合为一体或具有一样的速度，完全非弹性碰撞：系统动量守恒，碰撞后合为一体或具有一样的速度，机械能损失最大机械能损失最大.3.爆炸：一种特殊的爆炸：一种特殊的“碰撞碰撞特点特点

8、1：系统动量守恒：系统动量守恒.特点特点2：系统动能增加：系统动能增加.例例1在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速率v0向右运动.在小球的前方有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图5所示.小球A与小球B发生弹性碰撞后，小球A、B均向右运动.且碰后A、B的速度大小之比为14，求两小球质量之比 .答案解析答案答案2图5解析解析两球碰撞过程为弹性碰撞，以v0的方向为正方向，由动量守恒定律得：m1v0m1v1m2v2由题意知：v1v214例例2如图如图6所示，在水平光滑直导轨上，静止所示，在水平光滑直导轨上，静止着三个质量均为着三个质量均为m1 kg的一样小球的一样小球A、B、C，现让现让A球以

9、球以v02 m/s的速度向着的速度向着B球运动，球运动，A、答案解析答案答案1 m/s解析解析A、B相碰满足动量守恒，以v0的方向为正方向，有：mv02mv1得两球跟C球相碰前的速度v11 m/s.图6B两球碰撞后粘合在一起，两球继续向右运动并跟C球碰撞，C球的最终速度vC1 m/s.求：(1)A、B两球跟C球相碰前的共同速度多大？(2)两次碰撞过程中一共损失了多少动能？答案解析答案答案1.25 J解析解析两球与C碰撞同样满足动量守恒，以v0的方向为正方向，有：2mv1mvC2mv2得两球碰后的速度v20.5 m/s，两次碰撞损失的动能1.在碰撞过程中，系统的动量守恒，但机械能不一定守恒.2.

10、完全非弹性碰撞(碰后两物体粘在一起)机械能一定损失(机械能损失最多).总结提升总结提升例例3一弹丸在飞行到距离地面一弹丸在飞行到距离地面5 m高时仅有向右的水平速度高时仅有向右的水平速度v02 m/s，爆，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为3 1.不计质量损失，取重不计质量损失，取重力加速度力加速度g10 m/s2.那么以下图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的选项是那么以下图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的选项是答案解析解析解析弹丸爆炸瞬间爆炸力远大于外力，故爆炸瞬间动量守恒.选项B中，v甲2.5 m/s， v乙0.5 m/s；选项C中， v甲1

11、m/s， v乙2 m/s；选项D中， v甲1 m/s， v乙2 m/s.例例4如图如图7所示，所示，ABC为一固定在竖直平面内的光滑轨道，为一固定在竖直平面内的光滑轨道，BC段水平，段水平，AB段与段与BC段平滑连接，质量为段平滑连接，质量为m1的小球从高为的小球从高为h处由静止开场沿轨道下处由静止开场沿轨道下滑，与静止在轨道滑，与静止在轨道BC段上质量为段上质量为m2的小球发生碰撞，碰撞后两球的运的小球发生碰撞，碰撞后两球的运动方向处于同一水平线上，且在碰撞过程中无机械能损失动方向处于同一水平线上，且在碰撞过程中无机械能损失.求碰撞后小球求碰撞后小球m2的速度大小的速度大小v2.(重力加速度

12、为重力加速度为g)答案解析图7解析解析设m1碰撞前的速度为v，设碰撞后m1与m2的速度分别为v1和v2，根据动量守恒定律有m1vm1v1m2v2 由于碰撞过程中无机械能损失针对训练针对训练1在光滑水平面上有三个完全一样的小球，它们排成一条直线，在光滑水平面上有三个完全一样的小球，它们排成一条直线，2、3小球静止并靠在一起，小球静止并靠在一起，1小球以速度小球以速度v0射向它们，如图射向它们，如图8所示所示.设碰撞设碰撞中不损失机械能，那么碰后三个小球的速度分别是中不损失机械能，那么碰后三个小球的速度分别是答案解析图8解析由于解析由于1球与球与2球发生碰撞时间极短，球发生碰撞时间极短，2球的位置

13、来不及发生变化球的位置来不及发生变化.这样这样2球对球对3球不产生力的作用，即球不产生力的作用，即3球不会参与球不会参与1、2球碰撞，球碰撞，1、2球碰撞后立球碰撞后立即交换速度，即碰后即交换速度，即碰后1球停顿，球停顿，2球速度立即变为球速度立即变为v0.同理分析，同理分析，2、3球碰球碰撞后交换速度，故撞后交换速度，故D正确正确.1.当遇到两物体发生碰撞的问题时，不管碰撞的环境如何，要首先想到利用动量守恒定律.2.两质量相等的物体发生弹性正碰，速度交换.3.解题时，应注意将复杂过程分解为假设干个简单过程(或阶段)，判断每个过程(或阶段)的动量守恒情况、机械能守恒情况.总结提升总结提升1.动

14、量守恒，即p1p2p1p2.二、判断一个碰撞过程是否存在的依据3.速度要符合情景：碰撞后，原来在前面的物体的速度一定增大，且原来在前面的物体的速度大于或等于原来在后面的物体的速度，即v前v后.例例5在光滑水平面上，一质量为在光滑水平面上，一质量为m，速度大小为，速度大小为v的的A球与质量为球与质量为2m静止静止的的B球碰撞后，球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反，那么碰撞后球的速度方向与碰撞前相反，那么碰撞后B球的速度大球的速度大小可能是小可能是A.0.6v B.0.4v C.0.3v D.0.2v答案解析解析解析A、B两球在水平方向上合外力为零，A球和B球碰撞的过程中动量守恒，设A、B两球碰

15、撞后的速度分别为v1、v2，以v的方向为正方向，由动量守恒定律有：mvmv12mv2， 假设碰后A球静止，即v10，可得v20.5v由题意可知A被反弹，所以球B的速度有：v20.5v A、B两球碰撞过程能量可能有损失，由能量关系有：所以选项A正确，选项B、C、D错误.针对训练针对训练2如图如图9所示，质量相等的所示，质量相等的A、B两个球，原来在光滑水平面上两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，沿同一直线相向做匀速直线运动，A球的速度是球的速度是6 m/s，B球的速度是球的速度是2 m/s，不久，不久A、B两球发生了对心碰撞两球发生了对心碰撞.对于该碰撞之后的对于该碰撞之后的

16、A、B两球的速度两球的速度可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的猜测结果一定无可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的猜测结果一定无法实现的是法实现的是A.vA2 m/s，vB6 m/sB.vA2 m/s，vB2 m/sC.vA1 m/s，vB3 m/sD.vA3 m/s，vB7 m/s答案解析图9解析解析两球碰撞前后应满足动量守恒定律及碰后两球的动能之和不大于碰前两球的动能之和，即mAvAmBvBmAvAmBvB，答案D中满足式，但不满足式，所以D选项错误.1.一个符合实际的碰撞，一定是动量守恒，机械能不增加，满足能量守恒.技巧技巧点拨点拨达标检测1.(碰撞的类型特点)现有

17、甲、乙两滑块，质量分别为3m和m，以一样的速率v在光滑水平面上相向运动，发生了碰撞.碰撞后，甲滑块静止不动，那么这次碰撞是A.弹性碰撞 B.非弹性碰撞C.完全非弹性碰撞 D.条件缺乏，无法确定1234答案解析解析解析以甲滑块的运动方向为正方向，由动量守恒定律得：3mvmv0mv，解得v2vEkEk，所以A正确.1234解析解析由碰撞前后总动量守恒m1v1m1v1m2v2和能量不增加EkEk1Ek2验证A、B、D三项皆有可能.但B项碰后后面小球的速度大于前面小球的速度，不符合实际，所以A、D两项有可能.2.(碰撞特点及满足条件)(多项选择)质量为1 kg的小球以4 m/s的速度与质量为2 kg的

18、静止小球正碰，关于碰后的速度v1和v2，下面可能正确的选项是A.v1v2 m/sB.v13 m/s，v20.5 m/sC.v11 m/s，v23 m/sD.v11 m/s，v22.5 m/s1234答案解析3.(弹性碰撞的特点)(多项选择)甲物体在光滑水平面上运动速度为v1，与静止的乙物体相碰，碰撞过程中无机械能损失，以下结论正确的选项是A.乙的质量等于甲的质量时，碰撞后乙的速度为v1B.乙的质量远远小于甲的质量时，碰撞后乙的速率是2v1C.乙的质量远远大于甲的质量时，碰撞后甲的速率是v1D.碰撞过程中甲对乙做的功大于乙动能的增量1234答案解析解析解析由于碰撞过程中无机械能损失，故是弹性碰撞，1234当m1m2时，v2v1，A对；当m1m2时，v22v1，B对；当m1m2时，v1v1，C对；根据动能定理可知D错.4.(多物体多过程的碰撞多物体多过程的碰撞)如图10所示