高中物理16.4碰撞課件新人教版

4碰撞第十六章動量守恒定律學習目標知識探究典例精析達標檢測1.理解彈性碰撞、非彈性碰撞，正碰(對心碰撞)和斜碰(非對心碰撞).2.會應用動量、能量的觀點綜合分析、解決一維碰撞問題.3.知道散射和中子的發(fā)現過程，體會理論對實踐的指導作用，進一步了解動量守恒定律的普適性．一、彈性碰撞和非彈性碰撞(1)圖1中大家正在玩一種游戲——超級碰撞球．多顆籃球般大小的鋼球用鋼纜懸掛在屋頂．拉開最右邊鋼球到某一高度，然后釋放，碰撞后，僅最左邊的球被彈起，擺至最大高度后落下來再次碰撞，致使最右邊鋼球又被彈起．碩大鋼球交替彈開，周而復始，情景蔚為壯觀．上述現象如何解釋？知識探究導學探究圖1答案答案質量相等的兩物體發(fā)生彈性正碰，碰后二者交換速度．答案(2)如圖2所示，鋼球A、B包上橡皮泥，讓A與靜止的B相碰，兩鋼球(包括橡皮泥)質量相等．碰撞后有什么現象？碰撞過程中機械能守恒嗎？請計算說明．圖2答案碰撞后兩球粘在一起，擺起高度減?。O碰后兩球粘在一起的速度為v′由動量守恒定律知：mv＝2mv′，則v′＝碰撞前總動能Ek＝

mv2碰撞后總動能Ek′＝

×2m()2＝

mv2所以碰撞過程中機械能減少ΔEk＝Ek－Ek′＝

mv2即碰撞過程中機械能不守恒．彈性碰撞和非彈性碰撞的特點和規(guī)律(1)碰撞特點：碰撞時間非常短；碰撞過程中內力遠大于外力，系統所受外力可以忽略不計；可認為碰撞前后物體處于同一位置．(2)彈性碰撞①定義：如果碰撞過程中機械能

，這樣的碰撞叫做彈性碰撞．②規(guī)律：動量守恒：m1v1＋m2v2＝

機械能守恒：知識梳理答案守恒m1v1′＋m2v2′(3)非彈性碰撞①定義：如果碰撞過程中機械能

，這樣的碰撞叫做非彈性碰撞．②規(guī)律：動量守恒：m1v1＋m2v2＝

機械能減少，損失的機械能轉化為

|ΔEk|＝Ek初－Ek末＝Q③完全非彈性碰撞動量守恒：m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v共碰撞中機械能損失

答案不守恒m1v1′＋m2v2′內能最多如圖3，光滑水平地面上有三個物塊A、B和C，它們具有相同的質量，且位于同一直線上．開始時，三個物塊均靜止．先讓A以一定速度與B碰撞，碰后它們粘在一起，然后又一起與C碰撞并粘在一起．求前后兩次碰撞中損失的動能之比為________．即學即用解析答案圖3解析設三個物塊A、B和C的質量均為m，A與B碰撞前A的速度為v，碰撞后的速度為v1，A、B與C碰撞后的共同速度為v2.由動量守恒定律得mv＝2mv1mv＝3mv2設第一次碰撞中的動能損失為ΔE1，第二次碰撞中的動能損失為ΔE2，由能量守恒定律得聯立以上四式解得ΔE1∶ΔE2＝3∶1.答案3∶1二、對心碰撞和非對心碰撞、散射如圖4所示為打臺球的情景，質量相等的母球與目標球發(fā)生碰撞，有時碰后目標球的運動方向在碰前兩球的球心連線上，有時不在連線上，這是什么原因？兩個小球碰撞時一定交換速度嗎？導學探究答案圖4答案有時發(fā)生的是對心碰撞，有時發(fā)生的是非對心碰撞．不一定，只有質量相等的兩個物體發(fā)生一維彈性碰撞時，系統的總動量守恒，總動能守恒，才會交換速度，否則不會交換速度．對心碰撞、非對心碰撞和散射的理解(1)正碰(對心碰撞)：一個運動的球與一個靜止的球碰撞，碰撞之前球的運動速度與

的連線在同一條直線上，碰撞之后兩個球的速度仍會沿著

．(2)斜碰(非對心碰撞)：一個運動的球與一個靜止的球碰撞，如果碰撞之前球的運動速度與

的連線不在同一條直線上，碰撞之后兩球的速度都會偏離

．(3)散射：微觀粒子相互接近時并不像宏觀物體那樣“

”，因此微觀粒子的碰撞又叫做散射；發(fā)生散射時仍遵循

定律．答案知識梳理兩球心這條直線兩球心原來兩球心的連線接觸動量守恒(多選)對碰撞和散射的理解正確的是(

)A.兩小球在光滑水平面上碰撞后粘在一起，因而不滿足動量守恒定律B.在系統所受合外力為零的條件下，正碰滿足動量守恒定律，斜碰不滿

足動量守恒定律C.微觀粒子碰撞時并不接觸，但仍屬于碰撞D.微觀粒子碰撞時雖不接觸，但仍滿足動量守恒定律即學即用解析答案返回解析兩小球在光滑水平面上的碰撞，小球相互作用時間很短，內力遠大于外力，雖然粘在一起但系統的動量仍然守恒，故A錯.正碰、斜碰都滿足動量守恒定律，故B錯.微觀粒子在碰撞時雖然并不接觸，但它具備碰撞的特點，即作用時間很短，作用力很大，運動狀態(tài)變化明顯，仍屬于碰撞，并滿足動量守恒定律，C、D正確.答案CD返回例1在光滑的水平面上，質量為m1的小球A以速率v0向右運動.在小球的前方O點處有一質量為m2的小球B處于靜止狀態(tài)，如圖5所示.小球A與小球B發(fā)生正碰后小球A、B均向右運動.小球B被在Q點處的墻壁彈回后與小球A在P點相遇，PQ＝1.5PO.假設小球間的碰撞及小球與墻壁之間的碰撞都是彈性碰撞，求兩小球質量之比.一、彈性碰撞模型及拓展分析典例精析圖5解析答案總結提升解析從兩小球碰撞后到它們再次相遇，小球A和B的速度大小保持不變，根據它們通過的路程，可知小球B和小球A在碰撞后的速度大小之比為4∶1兩球碰撞過程為彈性碰撞，有：m1v0＝m1v1＋m2v2解得

＝2.答案2總結提升總結提升1.彈性碰撞遵循的規(guī)律：碰撞前后兩物體動量守恒，動能守恒.2.彈性碰撞模型特例：一動碰一靜模型.兩質量分別為m1、m2的小球發(fā)生彈性正碰，v1≠0，v2＝0，則有m1v1＝m1v1′＋m2v2′總結提升例2

(多選)質量為M的帶有

光滑圓弧軌道的小車靜止置于光滑水平面上，如圖6所示，一質量也為M的小球以速度v0水平沖上小車，到達某一高度后，小球又返回小車的左端，則(

)圖6解析答案總結提升解析小球上升到最高點時與小車相對靜止，有相同的速度v′，由動量守恒定律和機械能守恒定律有：Mv0＝2Mv′ ①

②聯立①②得h＝

，知D錯誤；從小球滾上到滾下并離開小車，系統在水平方向上的動量守恒，由于無摩擦力做功，機械能守恒，此過程類似于彈性碰撞，作用后兩者交換速度，即小球速度變?yōu)榱悖_始做自由落體運動，故B、C對，A錯.答案BC總結提升總結提升1.如果兩個相互作用的物體，滿足動量守恒的條件，且相互作用過程初、末狀態(tài)的總機械能不變，廣義上也可以看成是彈性碰撞.2.本題可看成廣義上的一動碰一靜模型.小球滑上軌道時是“碰撞”的開始，小球離開軌道時是“碰撞”的結束.由于機械能守恒所以該過程類似于彈性碰撞，作用完成后小球和軌道交換速度.例3冰球運動員甲的質量為80kg.當他以5m/s的速度向前運動時，與另一質量為100kg、速度為3m/s的迎面而來的運動員乙相撞.碰后甲恰好靜止.假設碰撞時間極短，求：(1)碰后乙的速度的大?。唤馕龃鸢付?、非彈簧碰撞模型分析解析設運動員甲、乙的質量分別為m、M，碰前速度大小分別為v、v1，碰后乙的速度大小為v1′.設碰前運動員甲的速度方向為正方向.由動量守恒定律有mv－Mv1＝Mv1′代入數據得v1′＝1m/s

①答案1m/s

(2)碰撞中總機械能的損失.解析答案總結提升解析設碰撞過程中總機械能的損失為ΔE，應有

②聯立①②式，代入數據得ΔE＝1400J.答案1400J

總結提升1.在碰撞過程中，系統的動量守恒，但機械能不一定守恒.2.完全非彈性碰撞(碰后兩物體粘在一起)機械能一定損失(機械能損失最多).3.在爆炸過程中動量守恒，機械能一定不守恒(機械能增加).例4質量為m、速度為v的A球跟質量為3m、靜止的B球發(fā)生正碰.碰撞可能是彈性的，也可能是非彈性的，因此，碰撞后B球的速度允許有不同的值.請你論證：碰撞后B球的速度可能是以下值中的(

)A.0.6v B.0.4v

C.0.2v D.0.1v解析答案總結提升返回解析若發(fā)生彈性碰撞，設碰后A的速度為v1，B的速度為v2，以A的初速度方向為正方向，由動量守恒定律：mv＝mv1＋3mv2由機械能守恒定律：若碰撞過程中損失機械能最大，則碰后兩者速度相同，設為v′，由動量守恒定律：mv＝(m＋3m)v′解析答案總結提升解得v′＝所以在情況不明確時，B球速度vB應滿足因此選B. 答案

B

總結提升總結提升返回1.現有甲、乙兩滑塊，質量分別為3m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向運動，發(fā)生了碰撞.已知碰撞后，甲滑塊靜止不動，那么這次碰撞是(

)A.彈性碰撞 B.非彈性碰撞C.完全非彈性碰撞 D.條件不足，無法確定達標檢測1234解析答案解析以甲滑塊的運動方向為正方向，由動量守恒定律得：3m·v－mv＝0＋mv′，所以v′＝2v碰前總動能Ek＝

×3m·v2＋

mv2＝2mv2碰后總動能Ek′＝

mv′2＝2mv2，Ek＝Ek′，所以A正確.答案A12342.在光滑的水平面上有三個完全相同的小球，它們成一條直線，2、3小球靜止，并靠在一起，1小球以速度v0射向它們，如圖7所示.設碰撞中不損失機械能，則碰后三個小球的速度可能值是(

)1234圖7A.v1＝v2＝v3＝

v0

B.v1＝0，v2＝v3＝

v0C.v1＝0，v2＝v3＝

v0

D.v1＝v2＝0，v3＝v0解析答案解析兩個質量相等的小球發(fā)生彈性正碰，碰撞過程中動量守恒，動能守恒，碰撞后將交換速度，故D項正確.答案D12343.(多選)A、B兩個質量相等的球在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運動，A球的動量是7kg·m/s，B球的動量是5kg·m/s，A球追上B球發(fā)生碰撞，則碰撞后A、B兩球的動量可能值是(

)A.pA′＝8kg·m/s，pB′＝4kg·m/sB.pA′＝6kg·m/s，pB′＝6kg·m/sC.pA′＝5kg·m/s，pB′＝7kg·m/sD.pA′＝－2kg·m/s，pB′＝14kg·m/s1234解析答案解析從動量守恒的角度分析，四個選項都正確；從能量角度分析，A、B碰撞過程中沒有其他形式的能量轉化為它們的動能，所以碰撞后它們的總動能不能增加.碰前B在前，A在后，碰后如果二者同向，一定仍是B在前，A在后，A不可能超越B，所以碰后A的速度應小于等于B的速度.A選項中，顯然碰后A的速度大于B的速度，這是不符合實際情況的，所以A錯.1234解析答案碰前A、B的總動能Ek＝碰后A、B的總動能，B選項中

所以B可能.C選項中

故C也可能.D選項中

所以D是不