资源简介 (共30张PPT)16.4 碰撞一、碰撞分类1、碰撞过程:开始接触形变最大开始分离动能转化为势能势能转化为动能速度相等⑴碰撞过程有两个阶段:压缩阶段;恢复阶段。⑵碰撞过程中有三个特殊状态:开始接触、形变最大、即将分离。2、碰撞种类:⑴弹性碰撞:定义:碰撞过程中物体发生弹性形变,物体能完全恢复形变特点:①碰撞过程中动量守恒。②碰撞过程中机械能守恒;碰撞前、后系统动能相等。③碰后两物体相互远离,且速度不同。⑵非弹性碰撞:定义:碰撞过程中物体发生部分弹性形变,物体的形变不能完全恢复原状。特点:①碰撞过程中动量守恒。②碰撞过程中有机械能的损失;碰撞后系统的总动能小于碰撞前的总动能。③碰后两物体速度不同,且一定相互远离。⑶完全非弹性碰撞:定义:碰撞过程中发生完全非弹性的形变;碰撞过程只有压缩阶段,没有形变恢复阶段。特点:①碰撞过程中动量守恒。②碰撞过程中机械能的损失最大;碰撞后系统的总动能小于碰撞前的总动能。③碰后两物体相对静止,速度相同。二、动、静两小球的弹性碰撞1、概念:入射小球:碰撞前运动的小球,通常用m1表示。被碰小球:碰撞前静止的小球,通常用m2表示。m1m2V02、基本方程说明: ⑴方程中取初速度方向为正方向,V1的正、负表示方向。 ⑵方程组的解法 与公式识记的方法。3、基本规律:⑴当m1注:此条件仅适应动、静两球的弹性正碰的情况。⑵当m1=m2时,V1=0,V2=V0,两小球速度交换,此结论不仅适应动、静两小球弹性正碰情况,对两球碰前都有速度的弹性正碰也适用。⑶动、静两球碰撞过程中,入射小球的动能一部分传递给了被碰小球,两小球的质量越接近,动能传递越快。两球的质量相等时,入射小球动能减为零,动能传递为100%。⑷当m1 << m2时,V1 ≈ -V0,V2≈0,弹性小球与墙壁、地面的碰撞属于该种情况。入射小球无动能损失。⑸当m1 >> m2时,V1 ≈ V0,V2 ≈ 2V0。网球、兵乓球运动员用拍击球可看作此种情况,入射小球无动能损失。即时应用:网球以速度v1水平飞来,运动员挥动球拍以速度v2迎面将网球击回,求网球被击后的返回的最大速度。2v2+v14、两球均运动时的弹性正碰⑵记忆方法:根据动静两小球的公式来识记:第一项m1为入射小球的速度;第二项m2为入射小球的速度。注:⑴公式规定v1为正方向,v2、v/1、v/2均带正负号。⑶在一条直线上的弹性碰撞,碰撞前后两球的相对速度大小不变,方向相反。即:v1-v2=v/2-v/1即时应用:如图所示,两小球迎面发生弹性正碰。已知两小球的质量分别为:m1=3kg、m2=2kg、碰撞前两小球的速度大小分别为:v1=2m/s,v2=1m/s。求碰撞后两球的速度大小和方向。解:取向右为正方向,则:v1=2m/s,v2=-1m/s。根据:5、类似的弹性碰撞:如下图,忽略一切阻力。特点:⑴相互作用过程中机械能守恒。⑵系统动量守恒或水平方向动量。⑶相互作用时间较长,作用前、后系统动能相等,可看做弹性碰撞。⑷从开始作用到相对速度为零的过程可看做完全非弹性碰撞,系统的动能最小,势能最大。二、完全非弹性碰撞1、基本方程: m1V1+m2V2=(m1+m2)V说明:无论两物体如何相互作用,只要相互作用后,两物体的速度相同,均可看作完全非弹性碰撞。如:用绳子连接的物体,绳子绷紧的过程;子弹射入木块内;物体落入小车中等。三、动、静两小球的非弹性碰撞1、基本方程:四、任意两物体碰撞遵循的规律:1、动量守恒:m1V1+m2V2=m1V1/+m2V2/。2、动能不增加:3、速度符合实际:碰前:两物体相互靠近;碰后:两物体相互远离或相对静止。说明:上述三点是判断两个物体是否能否发生碰撞,和碰撞后的两小球所处的可能状态基本依据。4、两球碰撞后的速度取值范围:m1m2V1/V2/m1m2V1V2碰撞前碰撞后5、多球碰撞如图:多个小球并排挨着放置,小球A向右运动,先与小球1碰撞,小球1再与小球2碰撞……逐个碰撞下去。1234A视频:多个质量相等的小球的碰撞即时应用:如图,两个弹性小球紧挨着沿同一竖直线自由下落。落在水平弹性地板上,分析球与地板、球与球之间是如何碰撞的。设上面小球的质量小于下面小球的质量。五、散射1、定义:一束微观粒子与宏观物体相互作用后,向各个方向运动,这种现象叫散射。如:光的散射现象。2、说明:⑴微观粒子与宏观物体的作用,实际上是微观粒子与组成物体的微粒碰撞,由于体积小,发生正碰的概率极小,故多数粒子在碰撞后飞向四面八方。⑵研究碰撞后粒子的运动方向,可以获得与物质微观结构相关的许多信息。例题1:质量相等的A、B两小球在光滑的水平面上沿同一方向运动,A的动量pA=9kg·m/s,B的动量pB=3kg·m/s,当A追上B与B发生正碰。则碰后A、B两球的动量可能为:( )A、pA=6kg·m/s; pB=6kg·m/s。B、 pA=7kg·m/s; pB=5kg·m/s。C、 pA=2kg·m/s; pB=10kg·m/s。D、 pA=-2kg·m/s; pB=9kg·m/s。A例题2:小球1追碰小球2,碰前两球的动量分别为:P1=5kg.m/s,P2=7kg.m/s。正碰后小球2的动量P2/=10kg.m/s,两球的质量关系可能是:( )A、m2=m1; B、m2=2m1C、m2=4m1; D、m2=6m1C解:由动量守恒有: P1/=2kg. m/s由碰前速度符合实际:故有:m2>1.4m1。由碰后速度符合实际:即有:m2<5m1。由碰后动能不增加有:即有: 。 综合有: 例题3:如图所示,质量为m的小车停放在光滑的水平面上,小车的竖直平面内固定有光滑的1/4圆弧轨道AB,轨道A端切线水平。一质量为m的小球以水平速度v0从轨道A端沿轨道滑上小车,由从轨道B端离开小车。关于小球的运动下列说法中正确的有:( )A、小球从B端离开小车后做竖直上抛运动。B、小球从B端离开小车后做斜上抛运 动,越过小车后落在小车的前面。C、小球从B端离开小车后,离A端的 最大高度差为h=V02/4g。D、小球从B端离开小车后,一定还会 落回小车,并再从A端离开小车向右做平抛运动。C例题4:如图所示,小车的上面是突起的两个对称的光滑曲面组成,整个小车的质量为M,原来静止在光滑的水平面上.今有一个可以看作质点的,质量为m小球,以水平速度V从左端滑上小车,恰好到达小车的最高点后,又从沿另一个曲面滑下,关于这个过程,下列说法正确的是 ( )A、小球滑离小车时,小车又回到了原来的位置B,小球在滑上曲面的过程中, 对小车的冲量大小是mv。C,小球和小车作用前后,小 车和小球的速度均没有变化。D.小车曲面的竖直高度:CD例题5:如图所示,两物块重叠放置,从距离地面h=5m高的地方由静止释放,假定所有的碰撞均为弹性碰撞,且B碰后静止,A上升的最大高度为h/。A、B均看做质点。则有:( )A、h/=20m B、h/=10m C、mB=3mC D、mA=2mB AChAB例题6:A、B两球的质量分别为mA=2kg、mB=3kg,分别以vA=10m/s、VB=5m/s的速度,在光滑的水平面上沿同一直线同向运动。如图所示,求两球发生正碰后速度的取值范围各是多大?7m/s≥VA≥4m/s;9m/s≥VB≥7m/s例题7:如图所示,A、B两小球用轻质弹簧相连,置于光滑的水平面上。小球A的质量为m,小球B的质量为2m。开始时弹簧处于原长,两小球静止。现瞬间给A小球一个水平向右的速度v0,求:⑴A、B相互作用过程中,弹簧的最大势能。⑵弹簧第一次恢复原长时,两小球的速度。⑶弹簧第二次恢复原长时,两小球的速度。例题8:在足够长的水平光滑杆上套有一个质量m=0.5kg的圆环;一根长L=1m的轻绳一端拴在圆环上,另一端系一个质量M=2kg的木块,如图所示。现有一颗质量m0=20g的子弹以v0=1000m/s的水平速度射穿木块,子弹穿过木块后的速度v=200m/s,不计空气阻力和子弹穿过木块的时间。求:⑴子弹穿过木块后,木块上升的最大高度。⑵木块第一次回到最低点时的速度。⑶木块第一次回到最低点时杆对环的支持力。例题9:如图,在足够长的光滑水平面上,物体A、B、C位于同一直线上,A位于B、C之间.A的质量为m,B、C的质量都为M,三者均处于静止状态.现使A以某一速度向右运动,求m和M之间应满足什么条件,才能使A只与B、C各发生一次碰撞.设物体间的碰撞都是弹性的. 例题10:某兴趣小组设计了一种实验装置,用来研究碰撞问题,其模型如图所示,用完全相同的轻绳将N个大小相同、质量不等的小球并列悬挂于一水平杆,球间有微小间隔,从左到右,球的编号依次为1、2、3、…N,球的质量依次递减,每个球的质量与其相邻左球质量之比为k(k<1),将1号球向左拉起,然后由静止释放,使其与2号球碰撞,2号球再与3号球碰撞……所有碰撞皆为无机械能损失的正碰.(不计空气阻力,g=10 m/s2) (1)设与n+1号球碰撞前,n号球的速度为Vn求n+1号球碰撞后的速度。(2)若N=5,在1号球向左拉高h的情况下,要使5号球碰撞后升高16h(小于绳长),问k值为多少? (3)在第(2)问的条件下,悬挂哪个球的绳最容易断,为什么? 展开更多...... 收起↑ 资源预览