碰撞与动量守恒课件页PPT

1、选修35第一章 碰撞与动量守恒（a）白球撞击花球（b）公路上两车相撞1 碰撞一、碰撞现象 打弹子、台球、棒球、两车相撞、这些均属于碰撞现象。 碰撞：做相对运动的两个（或几个）物体相遇而发生相互作用，在很短的时间内，它们的运动状态发生显著的变化，这一过程叫做碰撞。 两个物体相碰，它们的运动状态和动能都将发生变化。二、碰撞中动能的变化 用下面图片来说明 两个物体相碰，它们的运动状态和动能都将发生变化。气垫导轨次 数滑块质量碰 前碰 后速度动能动能之和速度动能动能之和动能改变量123m1m2Ek2Ek1Ek=Ek1+ Ek2两滑块碰撞前、后动能的计算tvtvA= 0ABB= 0ABBABBAABBA

2、BABA=BABAA沿原方向速度为最小ABA两滑块刚接触Bmax弹簧恢复原长两滑块接近弹簧压缩两滑块距离最近弹簧形变量最大FFFmaxFmaxFF两滑块分离,弹簧压缩量减小系统动能为Eko系统损失动能Ekmax系统动能为Ek0系统动能为EkEko系统动能为EkBABABAA沿原方向速度最小ABA两滑块刚接触Bmax弹簧恢复原长两滑块接近弹簧压缩两滑块距离最近弹簧形变量最大FFFmaxFmaxFF两滑块分离,弹簧压缩量减小系统动能为Eko系统损失动能Ekmax系统动能为Ek0系统动能为EkEko系统动能为Ekm2，3、当m1m2，说明物块1速度反向4、当m1m2，物块1以原速率被弹回物块2的速度

3、不变 例7 车厢长度为l，质量为M，静止于光滑的水平面上，车厢内有一质量为m的物体以速度0 向右运动，与车厢壁来回碰撞n次，静止于车厢内，则此时车厢的速度为多少？ 例6 如图所示，A、B两滑块质量均为m，分别穿插于光滑的足够长的水平放置的固定导杆上，两导杆平行，间距为d，以自然长度为d的轻弹簧连接两滑块。设开始时两滑块位于同一竖直线上，且速度为零，现给B滑块一个水平向右的冲量，其大小为I，此后A滑块第一次达到的最大速度的位置在（ ） A弹簧伸长量最大时 B弹簧压缩量最大时 C弹簧处于自然长度时 D条件不足，无法确定d A B C弹性碰撞完全非弹性碰撞方向向右二、中子的发现 1928年德国物理学

4、家玻特用 粒子去轰击轻金属铍（Be）时，发现有一种贯穿力很强的中性射线，当时他认为是 射线。后来约里奥居里夫妇进行类似的实验，用玻特发现的射线去轰击石蜡，结果从石蜡中打出了质子流，约里奥居里夫妇也认为是 射线撞击氢原子核的结果。直到1932年，卢瑟福的学生、英国物理学家查得威克研究了这种中性射线，测出它的速度不到光速的10%，从而否定了这种中性射线是 ，查得威克认为要确定这种中性射线究竟是什么，就必须测出它的质量。 查得威克用这种中性射线与质量已知的氢核和氮核分别发生碰撞，并认为这种碰撞是完全弹性的，他在实验中测出了碰撞后氢核和氮核的速度，于是就可以用动量守恒定律和能量守恒定律求这种中性粒子的

5、质量。 设中性粒子的质量为m，碰前速率为 ，碰后速率为 ，氢核的质量为mH，碰前速度为零，碰后速率为 ，则 同理，对氮原子核的碰撞可解得： 由上述两个蓝色表达式可解得： 查得威克在实验中测出 由此解得 这种中性粒子的质量与氢核（即质子）的质量相同，因其不带电，故称之为中子。三、反冲现象与火箭的发射 反冲运动是自然界存在的一个运动形式。反冲运动在日常生活和生产很常见，请举例说明 一对相互作用力对作用的两个物体产生两个反方向的冲量，使两个物体获得相反方向的动量而出现的一种运动。 反冲运动： 过节时放的“二踢脚”鞭炮就是利用反冲运动。这种鞭炮第一次引燃时向下喷射燃烧的高速气体，鞭炮便飞向空中，第二次

6、引燃放出美丽的火花。第一次引燃使鞭炮飞向空中就是反冲运动。 在端阳节举行的“龙舟赛”，龙舟上的运动员用桨将水向后划，船却向前进，这是利用船相对向后的水产生向前的反冲运动。若是向后划的水越多越快，龙舟向前运动得越快。 以上例子都是反冲运动的应用。而最著名的应用当数课本上讲到的喷气式飞机和火箭的发射，这在人类文明史上是很重要的发明。特别是火箭的发射，它将人类带入了航天历史，开创了人类探测宇宙、研究宇宙的新纪元。我国在火箭发射上已进入了世界的前列。在同学将来的努力下，会有更加辉煌的未来。 反冲现象是动量守恒定律的一个重要应用。如火箭的发射，当火箭向后喷出高速气体使火箭获得较大的向前速，包括喷气式飞机

7、。 火箭飞行器所能达到的最大速度，就是燃料燃尽时获得的最终速度。火箭的最大速度取决于两个条件： 一、向后喷气的速度 二、质量比（火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比） 喷气速度越大、质量比越大，最终速度就越大。提高喷气速度，需要使用高质量的燃料，目前常的液体燃料是液氢，用液氧作氧化剂。质量比与火箭的结构和材料有关。现在火箭的质量比不超过10。一级火箭最终的速度不能达到发射人造卫星速度，因而发射卫星要用多极火箭。 火箭： 例1一艘小船静止在湖面上，原来站在船尾的人突然纵身跳跃到船首，并与小船保持相对静止，这时小船的运动状态是(不考虑水的阻力) （ ） A向前运动 B向后运动 C仍静止不动

8、D人、船质量未知，无法确定C 例2质量m=100kg的小船静止在水面上，船两端载着m甲=40kg、m乙=60kg的游泳者。在同一水平线上甲朝左、乙朝右同时以相对于岸3m/s的速率跃入水中，如图所示，关于小船运动方向和速率大小，下列说法中正确的是 （ ） A向左，大于1m/s B向右，大于1m/s C向左，小于1m/s D向右，小于1m/s甲乙C 例3如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一条直线上运动，两球质量关系mB=2mA，规定向右为正方向，A、B两球的动量均为6kgm/s。运动中两球发生碰撞，碰撞后，A球动量的增量为-4 kgm/s，则（ ） A左方是A球， 碰撞后A、B两球速

9、度大小之比为2:5 B左方是A球， 碰撞后A、B两球速度大小之比为1:10 C右方是A球， 碰撞后A、B两球速度大小之比为2:5 D右方是A球， 碰撞后A、B两球速度大小之比为1:10 两球动量相同，两球速度之比与质量成反比，A、B两球速度比为2:1。开始两球均向右运动，若左方A球， A球追上B球碰撞后分开，即A球动量变为2 kgm/s，B球动量变为10kgm/s，两球速度之比为2:5；若右方A球， A球速度比B球的速度大，两球之间不可能发生碰撞 A 例4 载人气球原静止在高h的高空，气球的质量为M。人的质量为m，若人沿绳梯滑至地面，则绳梯的长度至少为长？ 解答：人与气球组成的系统在竖直方向上所受到的合外力为零，动量守恒，有 Mu-m=0 由于每时每刻有这样的关系式，人与气球均由静止开始运动，位移也有相应的关系式 MxM-mxm=0 当人下降xm=h，气球上升 人与气球的距离为 s即为绳梯的长度，即绳长 例5如图所示，长木板ab的b端固定一档板，木板连同档板的质量为M=4.0kg， a、b间距离s=2.0m。木板位于光滑水平面上。在木板的a端有一小物块，其质量m=1.0kg，小物块与木板间的动摩擦因数=0.1，它们都处于静