1、第3節(jié) 科學探究一維彈性碰撞,一、不同類型的碰撞 1.非彈性碰撞：碰撞過程中會有_損失，即_不守恒的碰撞 稱為非彈性碰撞。 2.完全非彈性碰撞：碰撞后物體結合在一起，_損失最大的碰撞 稱為完全非彈性碰撞。 3.彈性碰撞：物體碰撞后，形變能夠完全恢復，不發(fā)熱、發(fā)聲，沒有 _損失的碰撞稱為彈性碰撞，又稱完全彈性碰撞。,動能,動能,動能,動能,【判一判】 (1)彈性碰撞過程中動量守恒、動能不守恒。() (2)完全非彈性碰撞，動量守恒，動能也守恒。() (3)三種碰撞中，動量都守恒。() 提示：(1)。彈性碰撞過程中動量守恒、動能也守恒。 (2)。完全非彈性碰撞，動量守恒，動能不守恒，動能減少。 (3

2、)。三種碰撞中，都滿足動量守恒。,二、彈性碰撞的規(guī)律 1.實驗研究： (1)質量相等的兩個鋼球發(fā)生彈性碰撞，碰撞前后兩球的總動能_ _，碰撞后兩球交換了_。 (2)質量較大的鋼球與靜止的質量較小的鋼球發(fā)生彈性碰撞，碰撞后 兩球運動方向_，碰撞前后兩球總動能_。 (3)質量較小的鋼球與靜止的質量較大的鋼球發(fā)生彈性碰撞，碰撞后 質量較小的鋼球速度方向與原來_，碰撞過程中兩球總動能_。 綜上可知，在彈性碰撞過程中，系統(tǒng)的_與_都守恒。,守,恒,速度,相同,守恒,相反,守恒,動量,動能,2.碰撞規(guī)律：在光滑水平面上質量為m1的小球以速度v1與質量為m2的靜止小球發(fā)生彈性正碰。其動量和動能均_。 m1v

3、1=m1v1+m2v2， 碰后兩個物體的速度分別為 討論： (1)若m1=m2，則有v1=_，v2=_，即碰撞后兩球交換了_。 (2)若m1m2，v10，v20，表示v1和v2都與v1方向_。 (3)若m10，表示v1與v1方向_，m1被彈回。,守恒,0,v1,速度,相同,相反,【判一判】 (1)速度不同的兩小球碰撞后粘在一起，碰撞過程中沒有能量損失。 () (2)微觀粒子在碰撞時并不接觸，所以不能算是碰撞。() 提示：(1)。速度不同的兩小球碰撞后粘在一起，碰撞過程中能量損失最大。 (2)。微觀粒子在碰撞時不接觸，但靠近過程中粒子間有庫侖力作用，屬于系統(tǒng)內力，是碰撞，滿足動量守恒。,一、彈性

4、碰撞 思考探究： 生活中，硬質木球或鋼球間發(fā)生碰撞時，動能的損失很小，可以忽略不計，通常將它們的碰撞看成彈性碰撞。打保齡球時，球與瓶的碰撞近似為彈性碰撞。,(1)什么是一維彈性碰撞？ (2)彈性碰撞過程中滿足哪些物理規(guī)律？ 提示：(1)一維彈性碰撞是指碰撞前后系統(tǒng)的速度都在一條直線上的彈性碰撞。 (2)彈性碰撞過程中滿足動量守恒和機械能守恒。,【歸納總結】 質量為m1的小球以速度v1與質量為m2速度為v2的小球發(fā)生一維彈性碰撞時，存在下列關系： m1v1+m2v2=m1v1+m2v2； 當質量為m1的小球以速度v1與質量為m2的靜止小球發(fā)生一維彈性碰撞時，則可表示為m1v1=m1v1+m2v2

5、，,根據以上情境，結合下表分析碰后速度方向特征。,【典例示范】如圖所示，質量分別為1kg、3kg 的滑塊A、B位于光滑水平面上，滑塊B左側連 有輕彈簧，現使滑塊A以4m/s的速度向右運動， 與滑塊B發(fā)生碰撞。求二者在發(fā)生碰撞的過程中， (1)彈簧的最大彈性勢能； (2)滑塊B的最大速度。,【解題探究】(1)彈簧的彈性勢能最大時，滑塊A、B的速度有什么關系？ 提示：滑塊A、B的速度相同。 (2)當滑塊B獲得最大速度時，彈簧的狀態(tài)如何？ 提示：彈簧處于原長。,【正確解答】(1)當彈簧壓縮最短時，彈簧的彈性勢能最大，此時滑塊A、B同速。 由動量守恒定律得mAv0=(mA+mB)v， 解得v= m/s

6、=1m/s。 彈簧的最大彈性勢能即滑塊A、B損失的動能,(2)當彈簧恢復原長時，滑塊B獲得最大速度， 由動量守恒和能量守恒得 mAv0=mAvA+mBvm 解得vm=2m/s。 答案：(1)6J(2)2m/s,【過關訓練】 1.(2014浙江高考)如圖所示，甲木塊的質量為m1，以v的速度沿光滑水平地面向前運動，正前方有一靜止的、質量為m2的乙木塊，乙上連有一輕質彈簧。甲木塊與彈簧接觸后() A.甲木塊的動量守恒 B.乙木塊的動量守恒 C.甲、乙兩木塊所組成系統(tǒng)的動量守恒 D.甲、乙兩木塊所組成系統(tǒng)的動能守恒,【解析】選C。根據動量守恒定律的條件，以甲、乙為一系統(tǒng)，系統(tǒng)的動量守恒，A、B錯誤，C

7、正確；甲、乙的一部分動能轉化為彈簧的彈性勢能，甲、乙系統(tǒng)的動能不守恒，D錯誤。,2.(多選)下列關于碰撞的說法正確的是() A.碰撞是指相對運動的物體相遇時，在極短時間內它們的運動狀態(tài)發(fā)生了顯著變化的過程 B.在碰撞現象中，一般內力都遠遠大于外力，所以可以認為碰撞時系統(tǒng)的總動量守恒 C.如果碰撞過程中機械能也守恒，這樣的碰撞叫作非彈性碰撞 D.微觀粒子的碰撞由于不發(fā)生直接接觸，所以不滿足動量守恒的條件，不能應用動量守恒定律求解,【解析】選A、B。碰撞過程中機械能守恒的碰撞為彈性碰撞，C錯；動量守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律之一。不僅低速、宏觀物體的運動遵守這一規(guī)律，而且高速、微觀物體的運動也遵

8、守這一規(guī)律，D錯。,【補償訓練】 1.(2015馬鞍山高二檢測)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() A.v1=v2=v3= v0B.v1=0，v2=v3= v0 C.v1=0，v2=v3= v0 D.v1=v2=0，v3=v0,【解析】選D。兩個質量相等的小球發(fā)生碰撞，碰撞過程中動量守恒，A、B錯；動能守恒，C錯；碰撞后將交換速度，故D項正確。,2.(多選)在光滑水平面上，動能為E0、動量的大小為p0的小鋼球1與靜止小鋼球2發(fā)生碰撞，碰撞前后球1的運動方

9、向相反，將碰撞后球1的動能和動量的大小分別記為E1、p1，球2的動能和動量的大小分別記為E2、p2，則必有() A.E1E0 D.p2p0,【解析】選A、B、D。兩個鋼球在相碰過程中必同時遵守能量守恒和動量守恒定律。由于沒有外界能量輸入，而碰撞中可能產生熱量，所以碰后的總動能不會超過碰前的總動能，即E1+E2E0，可見A對，C錯；另外，A也可寫成 ，因此B對；根據動量守恒，設球1原來的運動方向為正方向，有p2-p1=p0，所以D對。,二、碰撞與爆炸的比較 思考探究： 1986年1月28日，美國第二架航天飛機“挑戰(zhàn)者”號在進行第10次飛行時，從發(fā)射架上升空70多秒后發(fā)生爆炸，7名機組人員全部遇難

10、，造成了世界航天史上最大的慘劇。,請思考碰撞與爆炸過程中機械能變化有什么區(qū)別？ 提示：碰撞過程中機械能不增加，爆炸過程中機械能一定增加，有其他形式的能轉化為機械能。,【歸納總結】 碰撞與爆炸的比較,【特別提醒】 (1)在碰撞過程中，系統(tǒng)的動量守恒，但機械能不一定守恒。 (2)在爆炸過程中，系統(tǒng)的動量守恒，機械能一定不守恒。,【典例示范】(2013上海高考)質量為M的物塊靜止在光滑水平桌面上，質量為m的子彈以水平速度v0射入物塊后，以水平速度 射出。則物塊的速度為_，此過程中損失的機械能為_。,【解題探究】(1)子彈打物塊過程中，動量是否守恒？ 提示：系統(tǒng)受外力為零，動量守恒。 (2)如何計算此

11、過程中損失的機械能？ 提示：根據子彈與物塊組成的系統(tǒng)動能的變化計算損失的機械能。,【正確解答】由動量守恒定律，mv0=m +Mv，解得v= 。由能量守恒定律，此過程中損失的機械能為 答案：,【過關訓練】 1.(2015濟南高二檢測)質量為m的粒子，其速度為v0，與質量為3m的靜止碳核碰撞后沿著原來的路徑被彈回，其速率為 ，則碳核獲得的速度為() 【解析】選C。由粒子與碳核所組成的系統(tǒng)動量守恒，若碳核獲得的速度為v，則mv0=3mv-m ，所以v= ，C正確。,2.(2015天津高考)如圖所示，在光滑水平面的左側固定一豎直擋板，A球在水平面上靜止放置，B球向左運動與A球發(fā)生正碰，B球碰撞前、后的

12、速率之比為31，A球垂直撞向擋板，碰后原速率返回。兩球剛好不發(fā)生第二次碰撞，A、B兩球的質量之比為_，A、B碰撞前、后兩球總動能之比為_。,【解析】設B球碰撞前速度為v，則碰后速度為- ，根據題意可知，B球與A球碰撞后A速度為 。 由動量守恒定律有mBvB=mA +mB(- ) 解得：mAmB=41 A、B碰撞前、后兩球總動能之比為 (EkA+EkB)(EkA+EkB)= mBv2 mA( )2+ mB(- )2=95 答案：4195,【補償訓練】兩個相向運動的小球，在光滑水平面上碰撞后變?yōu)殪o止狀態(tài)，則碰撞前這兩個小球的() A.質量一定相等 B.動能一定相等 C.動量一定相同 D.動量一定不

13、同 【解析】選D。由題意知兩小球碰前動量大小相等、方向相反，質量關系不明確，A錯；由關系式動能不一定相等，B錯；動量是矢量，動量相同包括方向相同，C錯，D正確。,【規(guī)律方法】判斷碰撞能否發(fā)生的一般步驟 (1)判斷是否遵守動量守恒定律。 (2)分析系統(tǒng)的動能如何變化，如果增加則碰撞不可能發(fā)生。 (3)討論碰撞的結果與各物體的運動情況是否符合實際，比如A球去碰靜止的B球，碰后若兩球同向，A球的速度不能大于B球。,【拓展例題】考查內容：與動量相關的臨界問題 【典例示范】(2015南平高二檢測)兩質量分別為M1和M2的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上，劈A和B的傾斜面都是光滑曲面，曲面下端與水平面相切，如圖所示，一質量為m的物塊位于劈A的傾斜面上，距水平面的高度為h。物塊從靜止開始滑下，然后又滑上劈B。求物塊在劈B上能夠達到的最大高度。,【正確解答】設物