1.4弹性碰撞与非弹性碰撞课件高二上学期物理选择性2

第一章

动量和动量定理第4节弹性碰撞与非弹性碰撞碰撞是自然界中常见的现象,你能列举出一些碰撞现象吗？汽车之间的碰撞网球和球拍的碰撞肢体之间的碰撞思考：那么如果从能量的角度去研究碰撞前后物体动能的变化，该如何对碰撞进行分类呢？大部分物体碰撞的特点: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，遵循动量守恒定律。（1）定义：如果系统在碰撞前后动能不变，这类碰撞叫作弹性碰撞。（2）特点：碰撞后物体的形变完全恢复，碰撞过程中系统机械能守恒。即：EK1=EK21.弹性碰撞弹性形变知识点一：不同类型的碰撞钢球、玻璃球碰撞时，机械能损失很小，它们的碰撞可以看作弹性碰撞。（1）定义：如果系统在碰撞后动能减少，这类碰撞叫作非弹性碰撞。（2）特点：碰撞后不能完全恢复形变，碰撞过程中系统机械能减少。即：EK1>EK22.非弹性碰撞非弹性形变3.完全非弹性碰撞（非弹性碰撞特例）（1）定义：碰撞后两物体合为一体或者具有共同速度，称为完全非弹性碰撞。（2）特点：碰撞时物体的形变是非弹性形变，系统动量守恒，动能损失最大。知识点二：弹性碰撞实验一：质量相等的两个钢球的碰撞（弹性碰撞的实验研究）把两个质量相等的钢球并排挂在一起,球B静止，把球A拉到某一高度释放，球A摆到最低点时与球B正碰。碰撞后球A和球B会怎样运动？实验中，记下球A释放的位置和碰撞后球A和球B摆至最大高度时的位置。改变球A拉起的高度，重复实验。

两球质量相等时，碰撞有什么特点？质量相等的两个钢球相碰撞，碰撞后球A立即停下，而球B几乎摆到球A原来的高度。视频（1)把球A换成质量更大的钢球，球B静止，把球A拉至某一高度释放并与球B正碰，观察碰撞情况。改变球A拉起的高度，重复实验。被碰球质量较小时，碰撞有什么特点？（2)球A静止，把球B拉至某一高度释放并与球A碰撞，观察碰撞情况。改变球B拉起的高度，重复实验。被碰球质量较大时，碰撞有什么特点？当被碰球质量较小时，碰撞后A、B两球都向前运动；当被碰球质量较大时，碰撞后球B会反弹而球A向前运动。为什么会出现这种情况呢？视频实验二：质量不相等的两个钢球的碰撞（弹性碰撞的实验研究）

联立①②得：

当两球质量相等，即m1

=m2

时，v1′=0，v2′=v1，碰撞后球A速度为0，而球B的速度与碰撞前球A的速度相等。当质量大的球碰质量小的球，即m1

＞m2

时，v1′＞0，v2′＞0，表示碰撞后两球都向前运动。当质量小的球碰质量大的球，即m1＜m2

时，v1′＜0，v2′＞0，表示碰撞后质量小的球被反弹回来。

拓展：如图所示，在光滑水平地面上有质量为m1、m2

的两球，分别以速度v1、v2（v1>v2）运动。两球发生对心弹性碰撞后速度分别为v1′、v2′。根据两球在碰撞过程中动量守恒和碰撞前后动能相等，可得

（1）当两球质量相等时，两球碰撞后的速度变化情况；（2）当两球质量差异较大且v2

=0时，两球碰撞后的速度变化情况。

知识点三：非弹性碰撞非弹性碰撞存在机械能损失。如游乐场中碰碰车之间发生的碰撞、彗星与木星的碰撞等，都会有机械能的损失，为非弹性碰撞。若碰撞后物体都以共同速度运动，碰撞中机械能损失最大，为完全非弹性碰撞。例题：如图所示，打桩机重锤的质量为m1,从桩帽上方某高处由静止开始沿竖直方向自由落下，打在质量为m2的钢筋混凝土桩子上（包括桩帽）。锤与桩发生碰撞的时间极短，碰撞后二者以相同速度一起向下运动将桩打入地下。若碰撞前锤的速度为vo,求锤与桩所组成的系统碰撞后的动能及碰撞过程中损失的动能。分析：锤与桩碰撞过程中，虽然锤与桩组成的系统受到重力和地对桩的阻力，合外力不为0，但因碰撞时间极短，二者相互作用的内力远大于外力，系统的动量可视为守恒。碰撞后二者速度相同，属于完全非弹性碰撞。可用动量守恒定律结合能量关系求解。迁移：如图1-34所示，质量均为m的物体B、C静止在光滑水平面的同一直线上，一质量为m0的子弹A以速度v射入物体B并嵌入其中。随后它们与C发生弹性碰撞，求碰撞后B、C的速度。

碰撞三原则（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）物理情景可行性原则：①若碰前两物体同向运动，则应有v后>v前，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有v前′≥v后′。（否则碰撞没有结束，还要发生碰撞）②碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。C

C3.质量为ma＝1kg，mb＝2kg的小球在光滑的水平面上发生碰撞，碰撞前后两球的位移—时间图像如图所示，则可知碰撞属于(

)A．弹性碰撞B．非弹性碰撞C．完全非弹性碰撞D．条件不足，不能确定A4.如图所示，动量分别为pA＝12kg·m/s、pB＝13kg·m/s的两个小球A、B在光滑的水平面上沿同一直线向右运动，经过一段时间后两球发生正碰，分别用ΔpA、ΔpB表示两小球动量的变化量．则下列选项可能正确的是(

)A．ΔpA＝－3kg·m/s、ΔpB＝3kg·m/sB．ΔpA＝－2kg·m/s