1.5彈性碰撞和非彈性碰撞課件高二上學(xué)期物理人教版選擇性2

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彈性碰撞與非彈性碰撞人教版高中物理教材選擇性必修第一冊(cè)

第一章冰壺運(yùn)動(dòng)網(wǎng)球撞球拍隕石墜落汽車碰撞臺(tái)球碰撞又是如何變化的呢？在各種碰撞中能量大情境分子碰撞次數(shù)m1/kgm2/kgv/(m·s-1)v'/(m

·s-1)0.5m1v2/J0.5(m1+m2)

v'2/J10.170.171.8730.9300.2980.14720.220.172.9331.5940.9460.49630.270.172.4571.4230.8150.446面團(tuán)問題：

在各種碰撞中，是否存在碰撞前后系統(tǒng)總動(dòng)能不變的情況呢？實(shí)驗(yàn)探究碰撞前后的動(dòng)能變實(shí)驗(yàn)探究碰撞前后動(dòng)能的變化任務(wù)11.仔細(xì)觀察該實(shí)驗(yàn)的碰撞裝置及碰撞過程，想一想，

總動(dòng)能減少的原因是什么？

2.如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置減少碰撞中總動(dòng)能的損失？面團(tuán)橡皮泥彈性碰撞架任務(wù)1

實(shí)驗(yàn)探究碰撞前后的動(dòng)能變

實(shí)驗(yàn)探究碰撞前后的動(dòng)能變化思考下面問題并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

碰撞中動(dòng)能損失的多少與物體的形變恢復(fù)程度有關(guān)，形變恢復(fù)的越多，動(dòng)能損失的越少。任務(wù)1

實(shí)驗(yàn)探究碰撞前后

能的變化

碰前碰中

碰后實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)3彈性碰撞

非彈性碰撞

完全非彈性碰撞說明：

非彈性碰撞中，如果碰撞后物體完全不反彈而粘在一起，

系統(tǒng)的動(dòng)能損失最大，這種碰撞稱為完全非彈性碰撞。思考：

非彈性碰撞中系統(tǒng)損失的動(dòng)能到哪里去了？如果系統(tǒng)在碰撞前后動(dòng)能不變，這類碰撞叫作彈性碰撞。

如果系統(tǒng)在碰撞后動(dòng)能減少，這類碰撞叫作非彈性碰撞。任務(wù)2

建實(shí)立驗(yàn)彈探性究碰撞與前非后彈的性動(dòng)碰能撞變的概念

【例題】設(shè)實(shí)驗(yàn)1中粘有面團(tuán)的兩個(gè)滑塊質(zhì)量都是m

，打開氣泵后，讓一個(gè)滑塊以速度v碰撞另一靜止滑塊。碰撞后兩個(gè)滑塊粘在一起，以一定速度繼續(xù)前進(jìn)。

請(qǐng)計(jì)算碰撞后該系統(tǒng)總動(dòng)能損失了多少？任務(wù)2

建立彈性碰撞與非彈性碰撞的概念

v

靜止兩個(gè)小球相碰，碰撞之前球

的運(yùn)動(dòng)速度與兩球心的連線在同

一條直線上，碰撞之后兩球的速

度仍會(huì)沿著這條直線。這種碰撞

稱為正碰，也叫作對(duì)心碰撞或一

維碰撞?；顒?dòng)體驗(yàn)活動(dòng)1：在桌面/地面上，

將一鋼球沿某一方向彈出，碰撞另一相同的靜止鋼球。

要求：

碰后靜球沿同一方向運(yùn)動(dòng)?；顒?dòng)體驗(yàn)活動(dòng)2：在軌道上，

用不同的球進(jìn)行一維碰撞(動(dòng)碰靜)，請(qǐng)仔細(xì)觀察兩球碰后瞬間的運(yùn)動(dòng)情況。鋼球撞鋼球動(dòng)球停止靜球被撞出鋼球撞玻璃球兩球同向運(yùn)動(dòng)玻璃球撞鋼球玻璃球反彈探究：

在彈性碰撞中，由于物體質(zhì)量不同，碰撞后物體的速度將有哪些特點(diǎn)？[創(chuàng)設(shè)情境]物體m1

以速度v1

與原來靜止的物體m2在同一直線上發(fā)生彈性碰撞，

請(qǐng)推導(dǎo)出二者碰后的速度v1

'

和v2

'表達(dá)式。

v1

v1

'

v2

'

彈性碰撞的實(shí)例分析m1

m2

m1

m2任務(wù)3鋼球撞鋼球：

動(dòng)球停止靜球被撞出(1)若

m1

=

m2

，

則

v1

?

=

0

、v2

?

=

v1鋼球撞玻璃球：

兩球同向運(yùn)動(dòng)(2)

若

m1

>

m2

，

則v1

?

>

0

、v2

?

>

0玻璃球撞鋼球：

玻璃球反彈再進(jìn)一步思考若

m1>>

m2

，

則v1

?

=

v1

、

v2

?=

2v1若

m1<<

m2

，則

v1

?=

-v1

、

v2

?

=

0思考：

你能否利用表達(dá)式解釋活動(dòng)2中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？(3)

若

m1<

m2

，

則

v1

?<

0

、

v2

?

>

0彈性碰撞的實(shí)例分析任務(wù)3③，④碰撞前后總動(dòng)能的變化彈性碰撞：動(dòng)量守恒，動(dòng)能不變非彈性碰撞：動(dòng)量守恒，動(dòng)能減少完全非彈性碰撞：動(dòng)能損失最大彈性正碰(動(dòng)碰靜)

構(gòu)建模型

實(shí)例分析

課堂小結(jié)實(shí)驗(yàn)探究課后任務(wù)

定量探究臺(tái)球撞擊乒乓球后，二者速度的關(guān)系

視頻追蹤軟件：Tracker碰撞是自然界常見的現(xiàn)象。物體碰撞中動(dòng)量的變化情況，前面已進(jìn)行了研究。那么，在各種碰

撞中能量又是如何變化的？問題引入復(fù)習(xí)回顧研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒第一種：滑塊碰撞后分開；第二種：滑塊碰撞后粘連；m1/kgm2/kgv

/(m

·s-1)v'

/(m

·s-1)?m1v2/J?

(m1

+m2)

v'2/J10.5190.5190.6280.3070.1020.04920.5190.7180.6560.2650.1120.04330.7180.5190.5720.3210.1170.064思考：

1.碰撞中動(dòng)能減少的原因？

2.如何減少動(dòng)能損失？

3.是否有碰撞前后總動(dòng)能不

變的情況？?jī)奢v小車的質(zhì)量和

碰撞前后的速度碰撞過后兩小車的總動(dòng)能減小碰撞實(shí)驗(yàn)裝置研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒第一種：滑塊碰撞后分開；第二種：滑塊碰撞后粘連；m1/kgm2/kgv/(m

·s-1)v1/(m

·s-1)v2/(m

·s-1)?m1v2/J?(m1v12+m2v22)/J123如圖滑軌上兩輛小車安裝了彈性碰

撞架，它們發(fā)生碰撞后改變了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

測(cè)量?jī)奢v小車的質(zhì)量以及它們碰撞前后的

速度，研究碰撞前后總動(dòng)能的變化情況。研究小車碰撞前后動(dòng)能的變化m1/kgm2/kgv/(m

·s-1)v1/(m

·s-1)v2/(m

·s-1)?m1v2/J?(m1v12+m2v22)/J10.27550.17550.5600.1280.6730.0430.04220.7470.1650.8920.0770.07430.9200.2271.0830.1170.110m1/kgm2/kgv

/(m

·s-1)v'

/(m

·s-1)?m1v2/J?

(m1

+m2)

v'2/J10.5190.5190.6280.3070.1020.04920.5190.7180.6560.2650.1120.04330.7180.5190.5720.3210.1170.064研究小車碰撞前后動(dòng)能的變化兩輛小車之間安裝撞針和橡皮泥兩輛小車之間安裝彈性碰撞架鋼球、玻璃球碰撞時(shí)，動(dòng)能損失很小，它們的碰撞可以看作彈性碰撞。定義：系統(tǒng)在碰撞前后動(dòng)能不變，這類碰撞叫作彈性碰撞；彈性碰撞1

．定義：系統(tǒng)在碰撞后動(dòng)能減少，這類碰撞叫作非彈性碰撞；2

．完全非彈性碰撞：碰撞后兩物體結(jié)合在一起，以同一速度運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能損失最大。橡皮泥球之間的碰撞是非彈性碰撞。非彈性碰撞總動(dòng)能是否會(huì)有損失?解：根據(jù)動(dòng)量守恒定律，

，則碰撞前的總動(dòng)能

碰撞后的總動(dòng)能

可見，碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)能小于碰撞前系統(tǒng)的總動(dòng)能。例題：如圖，在光滑的水平面上，兩物體的質(zhì)量都是m

，碰撞前一個(gè)物體靜止，另一個(gè)物體以速度v

向它撞去。碰撞后兩物體粘在一起，

成為一個(gè)質(zhì)量為2m的物體，以一定速度繼續(xù)前進(jìn)。碰撞后該系統(tǒng)的假設(shè)在光滑的水平面上，物體m1

以速度v1與原來靜止的物體m2發(fā)生正碰，如圖所示。碰撞后它們的速度分別為v′1

和

v′2

。根據(jù)動(dòng)量守恒有：一維碰撞彈性碰撞實(shí)例分析彈性碰撞過程中機(jī)械能守恒有：彈性碰撞(機(jī)械能守恒)聯(lián)立可得：(2)若m1

<<

m2

，則：(極小碰極大，大不變，小反彈)乒乓球撞擊保齡球(3)若m1

>>m2

，則：對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行幾種情況的分析：(1)若m1=m2

，則：(極大碰極小，大不變小加倍)大號(hào)保齡球擊打球瓶(質(zhì)量相等，速度交換)

臺(tái)球、冰壺、彈珠一維碰撞彈性碰撞實(shí)例分析如圖所示，小球A的質(zhì)量為mA=5kg，動(dòng)量大小為pA=4kg

·m/s，小球A

水平向右運(yùn)動(dòng)，與靜止的小球B發(fā)生彈性碰撞，碰后A的動(dòng)量大小pA

'=1kg·m/s，方向水平向右，則(

)A．碰后小球B的動(dòng)量大小為pB=3kg

·m/sB．碰后小球B的動(dòng)量大小為pB=2kg

·m/s

C．小球B的質(zhì)量為15kgD．小球B的質(zhì)量為6kg【答案】

A【詳解】

AB．規(guī)定水平向右的方向?yàn)檎较?，碰撞過程中A、