16.4碰撞(精品课件)

16.4碰撞生活中的各种碰撞现象台球碰撞的频闪照片汽车碰撞实验钉钉子打桩机打桩水上电动碰碰船1、系统在碰撞过程中动量守恒吗？2、系统在碰撞过程中机械能守恒吗？问题一、碰撞的特点：1、相互作用时间极短。２、相互作用力极大，即内力远大于外力，所以遵循动量守恒定律。3、速度可以发生变化，位置不变碰撞过程相互作用力很大，内力远大于外力，所以遵从动量守恒定律。那么，碰撞过程系统机械能不变吗？例如，两个物体相碰，碰撞之前它们的动能之和与碰撞之后的动能之和相等吗？思考与讨论？由动量守恒定律：碰撞前系统总动能：碰撞后系统总动能：碰撞过程中有机械能损失理论论证vv0m2mmmvmv20020vv0kkEE20021mvEk2020241)2(221221mvvmmvEk分类方式之一：从能量变化方面分类二、碰撞的分类碰撞过程中机械能守恒碰撞过程中机械能不守恒碰撞后两物粘合在一起，以共同速度运动1、弹性碰撞：2、非弹性碰撞：3、完全非弹性碰撞：机械能损失最大!【讨论1】弹性碰撞一维碰撞后的速度分析v1v1/m1v2/m2m1m2221111vmvmvm222211211212121vmvmvm121211vmmmmv121122vmmmv12vv21mm若122vv21mm若02v21mm若01v则11vv则11vv则碰后同向21mm若01v则碰后反向21mm若01v则讨论2讨论3【例1】质量为m速度为v的A球，跟质量为3m的静止B球发生正碰，碰撞可能是弹性，也可能非弹性，碰后B球的速度可能是以下值吗？（A）0.6v(B)0.4v(C)0.2v解：B球速度的最小值发生在完全非弹性碰撞情形由动量守恒：min)3(vmmmvvv25.0minB球速度的最大值发生在弹性碰撞时：22max2max21321213vmmvmvvmmvmv∵所以，只有0.4v是速度可能值vv5.0max分类方式之二：从碰撞速度方向分类1、对心碰撞——正碰：2、非对心碰撞——斜碰：碰前运动速度与两球心连线处于同一直线上碰前运动速度与两球心连线不在同一直线上【设问】斜碰过程满足动量守恒吗？为什么？如图，能否大致画出碰后A球的速度方向？Av1Bv/2BAm2v2/m1v1m1v1/三、碰撞的三大原则1、系统动量守恒原则：碰撞前后系统的总动量守恒。2、动能不增加原则：碰撞后系统的总动能小于或等于碰撞前系统的总动能，即系统的总动能不增加。3、速度合理性原则：若碰后两物体同向运动，则碰撞后后面物体的速度一定小于或等于前面物体的速度。【例2】在光滑水平面上，动能为E0、动量的大小为P0的小钢球1与静止的小钢球2发生碰撞，碰撞前后球1的运动方向相反，将碰撞后球1的动能和动量的大小分别记为E1、P1，球2的动能和动量的大小分别记为E2、P2，则必有：A、E1E0B、P1P0C、E2E0D、P2P0ABDv0mM例3：如图所示，一质量为m的子弹以水平速度v0飞向小球，小球的质量为M，悬挂小球的绳长为L，子弹击中小球并留在其中，求（1）子弹打小球过程中所产生的热量。（2）小球向右摆起的最大高度。解：在子弹打进小球的过程中，根据动量守恒定律，有10)(vMmmv根据能量守恒，系统减少的动能等于摩擦产生的热能22200111()222()mMvQmvmMvmM子弹和小球一起共同摆至最高点的过程，根据机械能守恒定律，有ghMmvMm)()(2121解得摆起的最大高度22201222()mvvhgmMg四、微观世界碰撞现象——散射基本知识点弹性碰撞→动量、机械能守恒非弹性碰撞→动量守恒、机械能有损失完全非弹性碰撞→动量守恒、机械能损失最大基本思想方法猜想推论小结：对心碰撞（正碰）→碰撞前后速度沿球心连线非对心碰撞（斜碰）→碰撞前后速度不共线验证