科學(xué)探究——一維彈性碰撞.ppt

1、科學(xué)探究一維彈性碰撞,第章：動(dòng)量守恒研究,1理解彈性碰撞、非彈性碰撞和完全非彈性碰撞，正碰(對(duì) 心碰撞)和斜碰(非對(duì)心碰撞) 2會(huì)應(yīng)用動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)綜合分析、解決一維碰撞問題 3知道中子的發(fā)現(xiàn)過程，體會(huì)理論對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)作用，進(jìn)一 步了解動(dòng)量守恒定律的普適性.,(1)彈性碰撞：碰撞過程中機(jī)械能_ (2)非彈性碰撞：碰撞過程中機(jī)械能_ (3)完全非彈性碰撞：碰撞后合為一體或碰后具有共同速度，這種碰撞動(dòng)能損失_ (1)正碰：(對(duì)心碰撞)兩個(gè)球發(fā)生碰撞，如果碰撞之前球的速度方向與_的連線在同一條直線上，碰撞之后兩個(gè)球的速度方向仍會(huì)沿著_的方向而運(yùn)動(dòng),一、常見的碰撞類型 從能量角度分類,從動(dòng)量方向的角

2、度分類,守恒,不守恒,最大,兩球心,這條直線,(2)斜碰：(非對(duì)心碰撞)兩個(gè)球發(fā)生碰撞，如果碰撞之前球的運(yùn)動(dòng)速度方向與_的連線不在同一條直線上，碰撞之后兩球的速度方向都會(huì)_原來兩球心的連線而運(yùn)動(dòng),二、彈性碰撞特例,兩球心,偏離,若m1m2的兩球發(fā)生彈性正碰，v10，v20，則v1 _，v2 _，即二者碰后交換速度 若m1m2，v10，v20，則二者彈性正碰后，v1 _，v20，表明m1被反向以_彈回，而m2仍靜 止 若m1m2，v10，v20，則二者彈性正碰后， v1 _，v2 _表明m1的速度不變，m2以2v1的速度被撞出去,0,v1,v1,原速率,v2,2v1,一、碰撞的特點(diǎn) 時(shí)間特點(diǎn)：在

3、碰撞、爆炸等現(xiàn)象中，相互作用時(shí)間很短 相互作用力特點(diǎn)：在相互作用過程中，相互作用力先是急劇增大，然后再急劇減小，平均作用力很大 動(dòng)量守恒條件特點(diǎn)：系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，所以，系統(tǒng)即使所受外力之和不為零，外力也可以忽略，系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒 位移特點(diǎn)：碰撞、爆炸過程是在一瞬間發(fā)生的，時(shí)間極短，所以，在物體發(fā)生碰撞、爆炸的瞬間，可忽略物體的位移可以認(rèn)為物體在碰撞、爆炸前后仍在同一位置,能量特點(diǎn)：碰撞過程中，一般伴隨著機(jī)械能的損失，碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)能要小于或等于碰撞前系統(tǒng)的總動(dòng)能，即 Ek1Ek2Ek1Ek2. 相互作用的兩個(gè)物體在很多情況下皆可當(dāng)作碰撞處理對(duì)相互作用中兩物體相距恰“最近”、“最遠(yuǎn)”或

4、恰上升到“最高點(diǎn)”等一類臨界問題，求解的臨界條件都是“速度相等”，相當(dāng)于完全非彈性碰撞模型具體分析如下：,二、常見的幾類碰撞模型,在圖131中，光滑水平面上的A物體以速度v去撞擊靜止且一端帶有彈簧的B物體，A、B兩物體相距最近時(shí)，兩物體速度必定相等，此時(shí)彈簧最短，其壓縮量最大，彈性勢(shì)能最大 在圖132中，質(zhì)量為M的滑塊靜止在光滑水平面上，滑塊的光滑弧面底部與桌面相切，一個(gè)質(zhì)量為m的小球以速度v0向滑塊滾來，設(shè)小球不能越過滑塊，則小球到達(dá)滑塊上的最高點(diǎn)時(shí)(即小球的豎直速度為零)，兩物體的速度必定相等(方向水平向右),圖131,圖132,如圖133所示，物體A以速度v0滑上靜止在光滑水平面上的小車

5、B，當(dāng)A在B上滑行的距離最遠(yuǎn)時(shí)(設(shè)車足夠長(zhǎng))，A、B兩物體相對(duì)靜止，A、B兩物體的速度必相等,圖133,三、正確區(qū)分爆炸與碰撞的異同點(diǎn),特別提醒(1)在碰撞過程中，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，但機(jī)械能不一定守恒(2)在爆炸過程中，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，機(jī)械能一定不守恒(3)宏觀物體碰撞時(shí)一般相互接觸，微觀粒子的碰撞不一定接觸，但只要符合碰撞的特點(diǎn)，就可認(rèn)為是發(fā)生了碰撞，可以用動(dòng)量守恒的規(guī)律分析求解,【典例1】,碰撞的可能性判斷,答案AB 借題發(fā)揮1.分析碰撞問題的幾條原則 (1)碰撞前后動(dòng)量守恒，即p1p2p1p2. (2)動(dòng)能不能增加，即Ek1Ek2Ek1Ek2或,(3)速度要符合情景：如果碰撞前兩物體同向運(yùn)

6、動(dòng)，則后面物體速度必大于前面物體速度；碰撞后，原來在前的物體速度一定增大；碰撞后兩物體如同方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，后面物體的速度應(yīng)小于或等于前面物體的速度，即v后v前. 2處理碰撞問題的思路 (1)對(duì)一個(gè)給定的碰撞，首先要看動(dòng)量是否守恒，其次再看總動(dòng)能是否增加 (2)一個(gè)符合實(shí)際的碰撞，除動(dòng)量守恒外還要滿足能量守恒，注意碰撞完成后不可能發(fā)生二次碰撞的速度關(guān)系判定,質(zhì)量相等的A、B兩球在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運(yùn)動(dòng)，A球的動(dòng)量是7 kgm/s，B球的動(dòng)量是5 kgm/s，A球追上B球發(fā)生碰撞，則碰撞后A、B兩球的動(dòng)量可能值是 () ApA6 kgm/s，pB6 kgm/s BpA3 kgm/s，pB

7、9 kgm/s CpA2 kgm/s，pB14 kgm/s DpA4 kgm/s，pB17 kgm/s 答案A,【變式1】,如圖134所示，ABC為一固定在豎直平面內(nèi)的光滑軌道，BC段水平，AB段與BC段平滑連接，質(zhì)量為m1的小球從高為h處由靜止開始沿軌道下滑，與靜止在軌道BC段上質(zhì)量為m2的小球發(fā)生碰撞，碰撞后兩球的運(yùn)動(dòng)方向處于同一水平線上，且在碰撞過程中無機(jī)械能損失求碰撞后小球m2的速度大小v2.,【典例2】,動(dòng)量與能量的綜合,圖134,解析設(shè)m1碰撞前的速度為v10，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有 設(shè)碰撞后m1與m2的速度分別為v1和v2，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有m1v10m1v1m2v2 由于碰撞過程

8、中無機(jī)械能損失,借題發(fā)揮對(duì)于物理過程較復(fù)雜的問題，應(yīng)注意將復(fù)雜過程分解為若干簡(jiǎn)單的過程(或階段)，判斷在哪個(gè)過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒哪一個(gè)過程機(jī)械能守恒或不守恒，但能量守恒定律卻對(duì)每一過程都適用,如圖135所示，有兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和B(大小不計(jì))，A球用細(xì)繩吊起，細(xì)繩長(zhǎng)度等于懸點(diǎn)距地面的高度，B球靜止放于懸點(diǎn)正下方的地面上現(xiàn)將A球拉到距地面高度為h處由靜止釋放，擺動(dòng)到最低點(diǎn)與B球碰撞后粘在一起共同上擺，則它們升起的最大高度為 (),【變式2】,圖135,答案C,甲、乙兩鐵球質(zhì)量分別是m11 kg，m22 kg.在光滑平面上沿同一直線運(yùn)動(dòng)，速度分別是v16 m/s、v22 m/s.甲追上乙發(fā)生正碰

9、后兩物體的速度有可能是 () 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,碰撞的可能性判斷,1,解析選項(xiàng)A和B均滿足動(dòng)量守恒條件，但選項(xiàng)A碰后總動(dòng)能大于碰前總動(dòng)能，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；選項(xiàng)C不滿足動(dòng)量守恒條件，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；選項(xiàng)D滿足動(dòng)量守恒條件，且碰后總動(dòng)能小于碰前總動(dòng)能，但碰后甲球速度大于乙球速度，不合理，選項(xiàng)D錯(cuò)誤故應(yīng)選B. 答案B,如圖136所示，在水平地面上放置一質(zhì)量為M的木塊，一質(zhì)量為m的子彈以水平速度v射入木塊(未穿出)，若木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，求：,動(dòng)量與能量的綜合,圖136,2,(1)子彈射入后，木塊在地面上前進(jìn)的