高考物理 专题探究 4 碰撞课件(选修35)

3.碰撞中系统的能量
(1)弹性碰撞:动量守恒,机械能守恒。
(2)非弹性碰撞:动量守恒,动能有损失。
(3)完全非弹性碰撞:动量守恒,动能损失最大,碰撞后两物体粘在一起
以相同的速度运动或静止。
4.处理碰撞问题的三个原则
(1)系统动量守恒,即 p1+p2=p1'+p2'。
(2)系统动能不增加,即
Ek1+Ek2≥Ek1'+Ek2'或2���������1���21
()
A.质量大的物体动量变化大
B.两个物体动量变化大小相等,方向相反
C.一个物体的速度减小,另一个物体的速度增加
D.质量小的物体速度变化大
解析:两物体组成的系统动量守恒,即 Δp=-Δp',两物体动量变化大小相
等,选项 A 错误,选项 B 正确;质量小的速度变化一定大,选项 D 正确;当发生
碰撞的两个物体原来同向运动时,碰后后面的物体的速度减小,前面的物体
如图所示,在离地面 3h 的平台边缘有一质量为 2m 的小球 A,在其上方 悬挂着一个质量为 m 的摆球 B,当球 B 从离平台 3h 高处由静止释放到达最 低点时,恰与 A 发生碰撞,使 A 球水平抛出,已知碰后 A 着地点距抛出点的 水平距离为 3h,B 偏离的最大高度为 h,试求碰后两球的速度大小。
②
若两物体碰撞时,有一个物体是静止的,设 v2=0,则碰撞后的速度为
v1'=������������11+-������������22v1,v2'=������21���+������1���2v1 注意以下几种特殊情况:
(1)当 m1=m2 时,则有 v1'=0,v2'=v1,此关系说明在碰后实现了动量和动能的 全部转移,即两物体交换了速度。
发生弹性碰撞的两个物体,既遵守动量守恒定律又遵守机械能守恒定律。
设参与碰撞的两个物体质量分别为 m1 和 m2,碰撞前两个物体的速度分别为 v1
和 v2,碰撞后两个物体的速度分别为 v1'和 v2',则由动量守恒定律有
m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'
①
由机械能守恒定律有
12m1������12 + 12m2������22 = 12m1v1'2+12m2v2'2
1.对碰撞问题的认识和理解
如图所示,打台球时,质量相等的母球与目标球发生碰撞,两个球一定交 换速度吗?
提示不一定。只有质量相等的两个物体发生在同一直线上的弹性碰 撞时,系统的总动量守恒,总机械能守恒,才会发生速度交换,否则不会交换 速度。
1.对碰撞的广义理解 物理学里所研究的碰撞,包括的范围很广,只要通过短时间作用,物体的动 量发生了明显的变化,都可视为碰撞。例如:两个小球的撞击,子弹射入木块,系 在绳子两端的物体将松弛的绳子突然拉直,铁锤打击钉子,列车车厢的挂接,中 子轰击原子核等均可视为碰撞问题。需注意的是必须将发生碰撞的双方(如两 小球、子弹和木块、铁锤和钉子、中子和原子核等)包括在同一个系统中,才 能对该系统应用动量守恒定律。
2.碰撞过程的五个特点 (1)时间特点:在碰撞、爆炸现象中,相互作用的时间很短。 (2)相互作用力的特点:在相互作用过程中,相互作用力先是急剧增大,然后 急剧减小,平均作用力很大。 (3)动量守恒条件的特点:系统的内力远远大于外力,所以系统即使所受合 力不为零,外力也可以忽略,系统的总动量守恒。 (4)位移特点:碰撞、爆炸过程是在一瞬间发生的,时间极短,在物体发生碰 撞、爆炸的瞬间,可忽略物体的位移,认为物体在碰撞、爆炸前后仍在原位置。 (5)能量特点:碰撞前总动能 Ek与碰撞后总动能 Ek'满足:Ek≥Ek'。
2017年高考物 理
3-5专题探究
4.碰撞
1.了解弹性碰撞、非 弹性碰撞、对心碰撞和非 对心碰撞,知道碰撞现象的 特点。 2.会应用动量、能量观点 分析和解决一条直线上的 碰撞问题。 3.了解粒子的散射现象,进 一步了解动量守恒定律的 普适性。
1.常见的碰撞类型
两个物体在光滑水平面上发生正碰,可能发生的现象是
解析:设 A 球碰后的速度为 v1,B 球碰前和碰后的速度分别为 v0、v2, 由碰撞前后动量守恒得

mv0=2mv1+mv2
碰后对 B 球由机械能守恒可知:
1 2
������������02=3mgh,
mgh=12 ������������22,
则 v0= 6������ℎ,v2= 2������ℎ 对 A 球:3h=12gt2,v1t=3h,
(2)当 m1≫m2,则有 v1'=v1,v2'=2v1,即碰后质量为 m1 的物体速度几乎不变,质 量小的物体将以 m1 的速度的两倍向前运动,如同子弹碰到尘埃。
(3)m1≪m2,v1'=-v1,v2'≈0。碰后质量为 m1 的物体被按原速率弹回,质量为 m2 的物体几乎不动。如同弹性小球碰到坚硬光滑的地面原速反弹。
的速度增加,选项 C 正确。
答案:BCD
2.弹性碰撞实例分析 实例:A 球碰撞原来静止的 B 球。
规律 碰后 A、 B 球速度
讨论
动量 动能 A球 B球 mA=mB mA>mB
mA<mB
mAv0=mAvA+mBvB 12mAv02 = 12mAvA2 + 12mBvB2
vA=mmAA+-mmBB v0 vB=m2Am+mA Bv0 vA=0,vB=v0,两球碰后交换了速度
解得
v1=
62
2
������ℎ。
答案:
62
2
������ℎ
在处理碰撞中动量守恒的问题时,要抓住几个关键点,一是选取动量守 恒的系统;二是弄清碰撞的类型;三是碰撞过程中存在的关系:能量转化关 系、几何关系、速度关系等。
vA≥0,vB≥0,vA、vB 与 v0 同向 若 mA≫mB 时,vA=v0,vB=2v0
vA<0,vB>0,碰后 A 球被弹回来 若 mA≪mB 时,vA=-v0,vB=0
3.散射 (1)微观粒子相互接近时并不发生直接接触,因此,微观粒子的碰撞又叫
作散射。
(2)由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小,所以,多数粒子在碰 撞后飞向四面八方。
+
������22 2������2
≥
������1'2 2������1
+
������2'2 。
2������2
(3)速度要合理:
①碰前两物体同向,则 v 后>v 前,碰后,原来在前面的物体速度一定增大,
且 v 前'≥v 后'。
②两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不可能都不改变。
5.对弹性碰撞的定量分析