2012高二物理课件：第十六章 4 碰撞 (人教版选修3-5)

1、4,碰撞,知识点 1 碰撞 1碰撞的特点,(1)时间特点：在碰撞现象中，相互作用时间_,很短,(2)相互作用力的特点：在碰撞过程中物体间的相互作用力先是 _，然后再_，即相互作用力为_，作用时间 短，作用力很大，且远远大于系统的外力，即使系统所受外力之和不 为零，外力也可以忽略，满足动量近似守恒的条件，故均可用动量守,恒定律来处理,急剧增大,急剧减小,变力,(3)在碰撞过程中，没有其他形式的能转化为机械能，则系 统碰撞后的总机械能不可能大于碰撞前系统的总机械能 (4)位移特点：由于碰撞过程是在一瞬间发生的，时间极短， 所以，在物体发生碰撞瞬间，可_，即认为物体 在碰撞、爆炸前后仍在同一位置，但

2、速度发生了突变,2碰撞过程应满足的条件 (1)系统的总动量守恒,Ek1Ek2Ek1Ek2,(2)系统的机械能不增加，即_. (3)符合实际情况，如碰后两者同向运动，应有 v前v后，若 不满足，则该碰撞过程不可能,忽略物体的位移,3碰撞与爆炸的异同点,知识点 2 对心碰撞、非对心碰撞和散射 1对心碰撞 如图 1641 所示，一个运动的球与一个静止的球碰撞， 碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在_，碰撞 之后两球的速度仍会沿着这条直线这种碰撞称为正碰，也叫,对心碰撞,图 1641,同一条直线上,2非对心碰撞,如图 1642 所示，一个运动的球与一个静止的球碰撞， 如果碰撞之前球的运动速度与两球心的

3、连线不在同一条直线 上，碰撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线这种碰 撞称为非对心碰撞,图 1642,3散射,(1)定义：微观粒子相互接近时并不发生直接接触而发生的,碰撞,(2)散射方向：由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很,小，所以多数粒子碰撞后飞向四面八方,知识点 3 弹性碰撞和非弹性碰撞 1弹性碰撞 如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞， 如图 16 4 3 所示碰撞中，由动量守恒得 m1v1 m1v1,图 1643,2非弹性碰撞 (1)如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性 碰撞 (2)若两个物体碰撞时成为一个整体，即它们相对静止，这 样的碰撞叫做完全非弹性

4、碰撞，如图 1643 所示发生完全非 弹性碰撞，则有动量守恒 m1v1(m1m2)v；碰撞损失机械能,3碰撞中的临界问题,相互作用的两个物体在很多情况下可当做碰撞处理，那么 对相互作用中两物体相距恰“最近”、相距恰“最远”或恰上 升到“最高点”等一类临界问题，求解的关键都是“速度相 等”，相当于完全非弹性碰撞模型具体分析如下：,(1)在图 1644 中，光滑水平面上的 A 物体以速度 v 去 撞击静止的 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,图 1644,(2)在图 1645 中，光滑水平面上有两个带同种电荷的 物体 A、B，当其中一个 A 以速

5、度 v 向静止的另一个 B 靠近的 过程中(设 A、B 不会接触)，当两者相距最近时，二者速度必定 相等,图 1645,(3)在图 1646 中，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，A、B 相对静 止，A、B 两物体的速度必定相等,图 1646,(4)在图 1647 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 (方向为水平向右),图 1647,(5)在图 1648

6、 中，光滑水平杆上有一质量为 m 的环， 通过一长为 L 的轻绳与 M 相连，现给 M 以瞬时水平速度 v0.(设 M 上升最高不超过水平杆)，则 M 上升最高时，m、M 速度必定 相等,图 1648,图 1649,(1)A 物体获得的最大速度； (2)弹簧压缩最大时 B 物体的速度,1. (2011 年惠州三模)如图 16410 示，质量 M2 kg 的长木板 B 静止于光滑水平面上，B 的右边放有竖直固定挡板，B 的右端距离 挡板 s.现有一小物体 A(可视为质点)质量为 m1 kg，以初速度 v0 6 m/s 从 B 的左端水平滑上 B.已知 A 与 B 间的动摩擦因数0.2，A 始 终

7、未滑离 B，B 与竖直挡板碰前 A 和 B 已相对静止，B 与挡板的碰撞 时间极短，碰后以原速率弹回求：,图 16410,(1)B 与挡板相碰时的速度大小 (2)s 的最短距离,解：(1)设 B 与挡板相碰时的速度大小为 v1，由动量守恒定 律 mv0(Mm)v1 解得 v12 m/s (2)A 与 B 刚好共速时 B 到达挡板，此时 s 最短，由牛顿第 二定律，B 的加速度,题型 1,一般碰撞问题的分析与判断,【例题】(双选)半径相等的两只小球甲和乙，在光滑水平 面上沿同一直线相向运动，若甲球质量大于乙球质量，碰撞前,两球的动能相等，则碰撞后两球的运动状态可能是(,),A甲球速度为零而乙球速

8、度不为零 B乙球速度为零而甲球速度不为零 C两球速度均不为零 D两球速度方向均与原方向相反，两球动能仍相等,若碰后甲球运动而乙球静止，则甲球只能反向运动，即碰 后系统总动量与碰前系统总动量方向相反，违反动量守恒定律， 可知选项 B 错误,若碰后甲、乙均运动，只要系统总动量(矢量)与碰前系统 总动量(矢量)相等，即可满足动量守恒定律，所以选项 C 正确,若碰后两球均反向运动且动能相等，则碰后总动量方向必 将与碰前系统总动量方向相反，不满足动量守恒定律，所以选 项 D 错误,答案：AC,规律总结：有关判断 A、B 碰撞前后的动量(或速度)可能值， 应同时满足三个条件：动量守恒，碰前谁的动量大，碰撞

9、中 谁就占主动；能量不增加；碰撞后两球在一条直线上同向 运动，后一球的速度不可以大于前一个球的运动速度本题就 是这种应用的较为典型的问题解决此类问题，一定要三个条 件逐一对照,1甲、乙两铁球质量分别是 m11 kg、m22 kg，在光滑 平面上沿同一直线运动，速度分别是 v16 m/s、v22 m/s.甲追,),上乙发生正碰后两物体的速度有可能是( Av17 m/s，v21.5 m/s Bv12 m/s，v24 m/s Cv13.5 m/s，v23 m/s Dv14 m/s，v23 m/s,解析：选项 A 和 B 均满足动量守恒定律，但选项 A 碰后总 动能大于碰前总动能，选项 A 错误，B

10、正确；选项 C 不满足动 量守恒定律，C 错误；选项 D 满足动量守恒定律，且碰后总动 能小于碰前总动能，但碰后甲球速度大于乙球速度，不合理， D 错误,答案：B,题型 2,碰撞过程中的临界问题,【例题】在列车编组站里，一辆 m11.8104 kg 的货车在 平直轨道上以 v12 m/s 的速度运动，碰上一辆 m22.2104 kg 的静止的货车，它们碰撞后接合在一起继续运动，求运动的速度,答案：0.9 m/s,规律总结：解答本题要弄清几个关键点：一是系统在相 互作用过程中是否符合能量守恒的条件，是符合的哪一条；二 是弄清系统相互作用过程的两态，特别是对“作用前”和“作 用后”的理解要强调“刚要碰时”和“刚结束时” 本题属于两物体碰撞后结合在一起的情况，这种碰撞常 称为完全非弹性碰撞类似这类题的还有子弹打木块问题,2用轻弹簧