【物理】弹性碰撞和非弹性碰撞课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第一章

动量守恒定律第5节

弹性碰撞和非弹性碰撞

目录主题(二)完全非弹性碰撞主题(一)碰撞的种类第5节

弹性碰撞和非弹性碰撞主题(三)弹性碰撞碰撞给生活带来巨大的危害所以我们要研究碰撞新课引入碰撞给生活带来巨大的乐趣所以我们要研究碰撞新课引入第一部分碰撞的种类(1)正碰:1.根据碰前后速度方向(2)斜碰:对心碰撞非对心碰撞一、碰撞的种类乒乓球铁球v乒乓球v橡皮泥球v铁球铁球铁球和乒乓球的形变能恢复橡皮泥球的形变不能恢复一、碰撞的种类(1)正碰:1.根据碰前后速度方向(2)斜碰:对心碰撞非对心碰撞2.根据形变能否恢复(1)弹性碰撞:12v2121v完全能恢复，动能无损失一、碰撞的种类(1)正碰:1.根据碰前后速度方向(2)斜碰:对心碰撞非对心碰撞(2)非弹性碰撞:部分能恢复，碰后分开，EK有损失12v21212.根据形变能否恢复(1)弹性碰撞:完全能恢复，动能无损失一、碰撞的种类(1)正碰:1.根据碰前后速度方向(2)斜碰:对心碰撞非对心碰撞(3)完全非弹性碰撞:完全不恢复沾一起，1221(2)非弹性碰撞:部分能恢复，碰后分开，EK有损失2.根据形变能否恢复(1)弹性碰撞:完全能恢复，动能无损失一、碰撞的种类(1)正碰:1.根据碰前后速度方向(2)斜碰:对心碰撞非对心碰撞Ek损失最多第二部分完全非弹性碰撞

12v1v212v共碰后连一起2.规律：1.特点：动量守恒、EK损失最多并联质量相对速度二、完全非弹性碰撞m1v1+m2v2=(m1+m2)v共得v共=

EK损=

12v1v212v共碰后连一起2.规律：1.特点：动量守恒、EK损失最多注意：矢量方程v1、v2要考虑方向并联质量相对速度二、完全非弹性碰撞m1v1+m2v2=(m1+m2)v共得v共=

EK损=EK损=

mMV0思考1:小物体什么时候到达最高点?如何求这个高度H?V共H思考2:小物体什么时候到达最高点?如何求这个高度H?V共HV0m1m2mv0+0=(m+M)v共

EK损=EK损=

=mgHm2v0+0=(m1+m2)v共

EK损=EK损=

=m2gH思考3:弹性势能什么时候到达最大?如何求这个EPm?mmV0V共思考4:木块木板共速后，如何求摩擦生的热Q?mV共ΔSmv0+0=(m+m)v共

EK损=EK损=

=mgHmv0+0=(m+M)v共

EK损=EK损=

=Q=FfΔSmMV0V共HV共HV0mMmmV0V共V共V0mV共mV0二、完全非弹性碰撞3.模型全集MRmV0mMV0V0V共V共HV0mMmmV0V共V共V0mV共mV0二、完全非弹性碰撞3.模型全集MRmV0mMV0V0V共①木块斜槽模型②轻绳模型③弹簧模型④木块木板模型⑤子弹木板模型【典例1】如图所示，光滑悬空轨道上静止一质量为3m的小车A，用一段不可伸长的轻质细绳悬挂一质量为2m的木块B.一质量为m的子弹以水平速度v0射入木块(时间极短)，在以后的运动过程中，细绳离开竖直方向的最大角度小于90°，(不计空气阻力，重力加速度为g。试求：(1)子弹射入木块B时产生的热量；(2)木块B能摆起的最大高度；mv0+0=(m+2m)v1

Q=解(1)子弹、B动量守恒

(2)子弹、B、A动量守恒(m+2m)v1=(m+2m+3m)v23mgh=

3mgh=

得h=

第三部分弹性碰撞12v1v212v1/v2/12v共1.特点：形变能够完全恢复（理想模型）动量守恒、2.规律：动能守恒三、弹性碰撞m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/

得v1/=m1(v12-v1/2)=m2(v2/2-v22)m1(v1+v1/)(v1-v1/)=m2(v2/+v2)(v2/-v2)m1(v1-v1/)=m2(v2/-v2)v1+v1/=v2/+v2得v2/=v1+v1/-v2m1v1+m2v2=m1v1/+m2(v1+v1/-v2)

得v2/=

12v1v212v1/v2/12v共1.特点：形变能够完全恢复（理想模型）动量守恒、2.规律：动能守恒三、弹性碰撞m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/

得v1/=

得v2/=

12v1v2BD12v1v212v1/v2/12v共1.特点：形变能够完全恢复（理想模型）动量守恒、2.规律：动能守恒三、弹性碰撞m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/

得v1/=

得v2/=

注意：矢量方程v1、v2要考虑方向【典例3】在光滑水平面上，一质量为m，速度大小为v的A球与质量为3m静止的B球发生正碰，碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，则碰后B球的速度大小可能是（）A．0.1v B．0.25v C．0.50v D．1.0vBC非弹性：mv=(m+3m)v共得:v共=0.25v弹性：得:vB=

=0.5v12v1v212v1/v2/12v共1.特点：形变能够完全恢复（理想模型）动量守恒、2.规律：动能守恒三、弹性碰撞m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/

得v1/=得v2/=v1-v共=v共-v1/v共-v2=v2/-v共

3.结论:①在压缩和弹开阶段，每个球速度的变化量相等。②弹性碰撞：相对接近速度=相对离开速度。一切碰撞：相对接近速度≥相对离开速度≥0。v2/-v1/=v2-v1【典例4】两球A、B在光滑的水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA＝1kg，mB＝2kg，vA＝6m/s，vB＝2m/s。当A追上B并发生碰撞后，两球A、B速度的可能值是(

)A．vA′＝5m/s，vB′＝2.5m/sB．vA′＝2m/s，vB′＝4m/sC．vA′＝－4m/s，vB′＝7m/sD．vA′＝7m/s，vB′＝1.5m/sBvA-vB≥vB′-vA′≥0

ADv1-v2≥v2′-v1′≥0m1v1+m2v2=1×4+0=4m1v1′+m2v2′=1×1+2×3=8所有碰撞必修满足两个条件：①动量守恒②v1-v2≥v2′-v1′≥01.特点：形变能够完全恢复（理想模型）动量守恒、2.规律：动能守恒三、弹性碰撞m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/

得v1/=得v2/=

3.结论:①在压缩和弹开阶段，每个球速度的变化量相等。②弹性碰撞：相对接近速度=相对离开速度。一切碰撞：相对接近速度≥相对离开速度≥0。注意：一切碰撞必满足(1)动量守恒(2)v1-v2≥v2′-v1′≥0【典例6】甲、乙两球在水平光滑轨道上同方向运动，已知它们的动量分别是p1＝5kg·m/s，p2＝7kg·m/s，甲从后面追上乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为10kg·m/s，则两球质量m1与m2间的关系可能是(

)A．m1＝m2

B．2m1＝m2C．4m1＝m2

D．6m1＝m2C碰后甲球的动量P2/=2kg·m/s由v1-v2≥v2′-v1′≥0得

【典例7】(多选)如图所示，在光滑水平面上，有两个半径相等的小球A、B，质量分别为mA、mB。A向右运动过程中与静止的B发生正碰，碰后两球动量相同，则mA与mB的关系可能是(

)A．mA＝0.5mB

B．mA＝2mBC．mA＝3mB

D．mA＝4mBBC非弹性：mAv0=(mA+mB)v共弹性：vA=

mAv共=mBv共得：mA=mBvB=

mAvA=mBvB得：mA=3mB③若两球质量相等:结论：弹性碰撞质量相等两球交换速度1.特点：形变能够完全恢复（理想模型）动量守恒、2.规律：动能守恒三、弹性碰撞m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/

得v1/=得v2/=

3.结论:①在压缩和弹开阶段，每个球速度的变化量相等。②弹性碰撞：相对接近速度=相对离开速度。一切碰撞：相对接近速度≥相对离开速度≥0。v1/=v2v2/=v1三、弹性碰撞③若两球质量相等:结论：弹性碰撞质量相等两球交换速度v1/=v2v2/=v1④若m1>>m2,

且V2=0:极轻球以重球速度2倍弹开结论:极重球撞静止的极轻球，极重球速度几乎不变三、弹性碰撞得v1/=得v2/=

③若两球质量相等:结论：弹性碰撞质量相等两球交换速度①在压缩和弹开阶段，每个球速度的变化量相等。②弹性碰撞：相对接近速度=相对离开速度。一切碰撞：相对接近速度≥相对离开速度≥0。v1/=v2v2/=v1v1/≈v1v2/≈2v1v2v三、弹性碰撞结论:极重球撞静止的极轻球，极重球速度几乎不变极轻球以重球速度2倍弹开⑤若m1<<m2,且V2=0:结论:极轻球撞静止的极重球，极轻球必以原速率反弹极重球仍然静止。三、弹性碰撞得v1/=得v2/=

④若m1>>m2,

且V2=0:极轻球以重球速度2倍弹开。结论:极重球撞静止的极轻球，极重球速度几乎不变③若两球质量相等:结论：弹性碰撞质量相等两球交换速度v1/=v2/=v1v1/≈v1v2/≈2v1v1/≈-v1v2/≈0三、弹性碰撞结论:极轻球撞静止的极重球，极轻球必以原速率反弹极重球仍然静止。mMV0思考1:小物体到达最高点又返回底端的速度方向？VMVm思考2:木块m2什么时候达到最大速度?其值是多少？m1m2V0V共m1m2V1V2mv0+0=mvm+MvM

vm=

m1v0=m1v1+m2v2

v2=

思考3:圆环什么时候到达最大速度？HV0m2m1V2V共V共V1V共HV共mV0思考2:木块m2什么时候达到最大速度?其值是多少？m1m2V0V共m1m2V1V2m1v0=m1v1+m2v2

v2=

V0做什么运动？做什么运动？V0思考3:圆环什么时候到达最大速度？HV0m2m1V2V共V共V1V共HV共mV0做什么运动？L单向周期性运动。单向周期性运动。往复的周期性运动。mMV0三、弹性碰撞4.模型全集VMVmm1m2V0V共m1m2V1V2V0m2m1V2V1V0HV1V2V共HV共V共

B

BDmMV0VMVmVyVMVmHV0V共V共VyV共V共三、弹性碰撞mMV04.模型全集VMVmHV共【典例10】一个质量为m的物块位于四分之一光滑圆弧的底端，圆弧位于光滑水平面上，质量M=4m，半径为0.5m，小物块以V0=5m/s的速度冲向圆弧，求(1)物体升高的最高距离hm，(2)物体滑回底端的速度v共vy得hm=1mhmv共v共解(1)mv0=(m+M)v共

mghm=

得mghm=【典例10】一个质量为m的物块位于四分之一光滑圆弧的底端，圆弧位于光滑水平面上，质量M=4m，半