高三物理弹性碰撞知识交流
弹性碰撞知识点
弹性碰撞知识点弹性碰撞是物理学中一个重要的概念,在研究物体间相互作用的过程中起到关键的作用。
本文将介绍弹性碰撞的基本概念、碰撞前后的物理量以及弹性碰撞的应用领域。
一、弹性碰撞的基本概念弹性碰撞是指碰撞过程中物体之间没有损失能量的碰撞。
在弹性碰撞中,物体之间的相互作用力只持续很短的时间,而且碰撞后物体的形状、质量、速度等物理量都发生了改变。
在弹性碰撞中,动量和动能都得到了保持。
根据动量守恒和动能守恒原理,可以推导出碰撞前后的速度关系。
二、碰撞前后的物理量1. 动量守恒:在碰撞前后,物体的总动量保持不变。
即对于两个物体A和B,碰撞前的总动量等于碰撞后的总动量。
2. 动能守恒:在弹性碰撞中,物体的总动能保持不变。
即碰撞前的总动能等于碰撞后的总动能。
3. 速度关系:根据动量守恒和动能守恒原理,可以推导出碰撞前后物体的速度关系。
对于两个物体A和B,假设它们的质量分别为m1和m2,初始速度分别为v1和v2,碰撞后的速度分别为v1'和v2',则有以下公式:(m1 * v1 + m2 * v2)=(m1 * v1' + m2 * v2')(m1 * v1^2 + m2 * v2^2)=(m1 * v1'^2 + m2 * v2'^2)三、弹性碰撞的应用领域1. 物体碰撞模拟:弹性碰撞的原理广泛应用于物体碰撞模拟领域,例如计算机图形学中的游戏开发、物体仿真等。
2. 动能转换:在某些机械设备中,利用弹性碰撞可以将物体的动能转换为其他形式的能量,如弹簧蓄能器中的能量储存和释放。
3. 球类运动分析:在球类运动中,如台球、乒乓球等,弹性碰撞的知识点可以用于分析球与球之间的相互作用,预测球的运动轨迹等。
总结:弹性碰撞是物理学中重要的概念,涉及碰撞前后的物理量变化和速度关系。
在弹性碰撞中,动量和动能得到保持,物体之间没有损失能量。
弹性碰撞的应用领域广泛,包括物体碰撞模拟、动能转换和球类运动分析等。
高考物理碰撞中“一动一静”一维弹性碰撞模型复习
高考物理碰撞中“一动一静”一维弹性碰撞模型复习摘要:一运动的物体与一静止的物体发生弹性碰撞构成一种重要碰撞模型,即“一动一静”一维弹性碰撞模型,碰撞过程动量、机械能守恒,碰后两物体速度可求.两物体通过弹簧弹力作用,把一物体的动能转移给另一物体;或一物体在另一物体表面运动,通过物体间的弹力作用,把一物体的动能转移给另一物体也可构成“隐蔽”的“一动一静”一维弹性碰撞模型.关键词:“一动一静”一维弹性碰撞,动量守恒,机械能守恒,动能,弹性势能,重力势能。
2017届全国考纲把选修3-5由先前的选考内容角色变换成必考内容角色,这要求我们广大高三物理老师提高对选修3-5复习的重视程度,下面谈谈我如何复习选修3-5动量中“一动一静”一维弹性碰撞重要模型,不足之处请同仁指正.一运动的弹性小球碰撞一静止的弹性小球,两小球接触碰撞过程中相互作用的力较大,时间又短,系统动量守恒;两小球从开始接触到共速这短暂过程中小球的动能向小球的弹性势能转化,两小球从共速到开始分离这短暂过程中小球的弹性势能向小球的动能转化,系统机械能也守恒.如图,在光滑的水平面上质量m1、速度v1弹性小球1向右运动与质量m2、静止弹性小球2发生正碰.设m1、m2碰撞分离后的速度分别为v’1、v’2系统动量守恒m1v1=m1v’1+m2v’2系统机械能守恒12m1v12 =12m1v’12+12m2v’22解得错误!或错误!(增根舍去)(Ⅰ)当m1>m2时,v’1与v1同向(大撞小,同向跑);当m1>>m2时,v’1≈v1、v’2≈2v1(Ⅱ)当m1=m2时,v’1与v1换速,即v’1=0、v’2=v1(Ⅲ)当m1<m2时,v’1与v1反向(小撞大,被弹回);当m1<<m2时,v’1≈-v1、v’2≈0下面从三个方面分析“一动一静”一维弹性碰撞模型的应用情景一:两弹性体组成的系统,系统能量由动能→物体间挤压的弹性势能→动能例1、如图所示,两个半径相同的小球A、B分别被不可伸长的细线悬吊着,静止时两根细线竖直,两小球刚好接触,且球心在同一条水平线上.现向左移动小球A,使A球与最低点的高度差为h(悬吊A球的细线张紧),然后无初速释放小球A,小球将发生碰撞.碰撞过程没有机械能损失,且碰撞前后小球的摆动平面不变.碰后A、B上升的最大高度分别为h A 和h B(最大高度均未超过绳长)()A .若m A <mB ,则h A 、h B 中有一个可能大于hB .若m A >m B ,则一定为h B >h >h AC .若m A >m B ,则h A =h B 是可能的D .无论质量关系如何,h A 、h B 一定不可能相等【解答】小球A 下摆过程,机械能守恒,由机械能守恒定律得:m A gh=12m A v A 2 解得:v A =2gh两个小球碰撞过程在水平方向动量守恒,系统机械能守恒(“一动一静”一维弹性碰撞模型). 错误!解得:v A ’=错误!v A ,v B ’=错误!v A碰撞后两小球向上运动的过程中,两小球机械能守恒:12 m A v A ’2=mgh A ,12m B v B ’2=mgh B A 、若m A <m B ,碰撞后A 球反弹,向左摆动,B 球向右摆动,系统机械能守恒,h A 、h B 可能相等,但都不可能大于h ,故AD 错误;B 、若m A >m B ,碰撞后两球都向右摆动,则一定为h B >h >h A ,h A 、h B 不可能相等,故B 正确,C 错误;故选B .例2、如图,光滑水平面上两个体积相同的小球A 和B 静止在同一直线上,B 球右侧有一固定的竖直挡板。
高中物理之碰撞知识点
高中物理之碰撞知识点碰撞碰撞过程是指物体间发生相互作用的时间很短,相互作用过程中的相互作用力很大,所以通常可认为发生碰撞的物体系统动量守恒。
按碰撞前后物体的动量是否在一条直线上,有正碰和斜碰之分,中学物理只研究正碰的情况;碰撞问题按性质分为三类弹性碰撞碰撞结束后,形变全部消失,碰撞前后系统的总动量相等,总动能不变。
例如:钢球、玻璃球、微观粒子间的碰撞。
一般碰撞碰撞结束后,形变部分消失,碰撞前后系统的总动量相等,动能有部分损失.例如:木制品、橡皮泥球的碰撞。
完全非弹性碰撞碰撞结束后,形变完全保留,通常表现为碰后两物体合二为一,以同一速度运动,碰撞前后系统的总动量相等,动能损失最多。
上述三种情况均不含其它形式的能转化为机械能的情况。
对心碰撞和非对心碰撞对心碰撞(正碰):碰撞以前的运动速度与两球心的连线在同一条直线,碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线。
非对心碰撞:碰撞之前球的运动速度与两球心得连线不再同一条直线上,碰撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线散射一束粒子射入物体,粒子与物体中的微粒碰撞,研究碰撞后粒子的运动方向,可与得到与物质微观结构有关的很多信息。
因此,微观粒子的碰撞又叫做散射。
习题演练1. 两个物体发生碰撞()A 碰撞中一定产生了内能B 碰撞过程中,组成系统的动能可能不变。
C 碰撞过程中,系统的总动能可能增大。
D 碰撞过程中,系统的总动能可能减小。
2. 下列关于碰撞的理解正确的是()A 碰撞是指相对相对运动的物体相遇时,在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程。
B 在碰撞现象过程中,一般内力都远大于外力,所以可以认为系统的动能守恒。
C 如果碰撞过程中机械能守恒,这样的碰撞叫做弹性碰撞。
D 微观粒子的相互作用由于不发生接触,所以不能称其为碰撞。
习题解析1. BD弹性碰撞系统总动能不变;非弹性碰撞系统总动能减小。
2. AC。
高三物理弹力碰撞知识点
高三物理弹力碰撞知识点弹力碰撞是高中物理学中一个重要的概念,涉及到力、速度、质量等多个物理量。
本文将介绍高三物理弹力碰撞的知识点,包括弹性碰撞和非弹性碰撞,以及相关的公式和计算方法。
一、弹性碰撞弹性碰撞是指碰撞后物体能量损失较小的碰撞过程。
在弹性碰撞中,物体的形状和结构不会发生永久性变化,碰撞前后物体的动量和动能的总量保持不变。
根据动量守恒定律和动能守恒定律,可以推导出弹性碰撞的相关公式。
1. 碰撞前后的物体动量守恒:m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'其中,m1和m2分别为碰撞物体的质量,v1和v2为碰撞前物体的速度,v1'和v2'为碰撞后物体的速度。
2. 碰撞前后的物体动能守恒:(1/2)m1v1^2 + (1/2)m2v2^2 = (1/2)m1v1'^2 + (1/2)m2v2'^2根据以上两个守恒定律可以解得碰撞后物体的速度。
二、非弹性碰撞非弹性碰撞是指碰撞过程中物体会发生形变或能量损失的碰撞过程。
在非弹性碰撞中,碰撞物体的动量守恒,但动能不守恒。
碰撞后物体的速度和形状会发生变化,碰撞物体之间会发生粘连或分为一起等现象。
在非弹性碰撞中,可以使用动量守恒定律来解题。
1. 碰撞前后的物体动量守恒:m1v1 + m2v2 = (m1 + m2)v'其中,m1和m2分别为碰撞物体的质量,v1和v2为碰撞前物体的速度,v'为碰撞后物体的速度。
三、弹性碰撞与非弹性碰撞的比较1. 能量损失:弹性碰撞中,碰撞后物体的动能守恒,能量损失较小;而非弹性碰撞中,碰撞后物体的动能不守恒,能量会损失。
2. 形状变化:弹性碰撞中,碰撞物体的形状和结构不会发生永久性变化;而非弹性碰撞中,碰撞物体会发生形变或粘连。
3. 动量守恒:弹性碰撞和非弹性碰撞的共同点是都满足动量守恒定律,碰撞前后物体的总动量保持不变。
四、实例分析以一个弹簧臂和一个小球的弹性碰撞为例,当弹簧臂无初速度时,小球从高处自由落下,在弹簧臂上发生完全弹性碰撞后反弹。
高三物理弹性碰撞.doc
第三节科学探究—一维弹性碰撞三维教学目标1、知识与技能(1)认识弹性碰撞与非弹性碰撞,认识对心碰撞与非对心碰撞;(2)了解微粒的散射。
2、过程与方法:通过体会碰撞中动量守恒、机械能守恒与否,体会动量守恒定律、机械能守恒定律的应用。
3、情感、态度与价值观:感受不同碰撞的区别,培养学生勇于探索的精神。
教学重点:用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题教学难点:对各种碰撞问题的理解.教学方法:教师启发、引导,学生讨论、交流。
教学用具:投影片,多媒体辅助教学设备(一)引入新课碰撞过程是物体之间相互作用时间非常短暂的一种特殊过程,因而碰撞具有如下特点:(1)碰撞过程中动量守恒。
提问:(1)守恒的原因是什么?(因相互作用时间短暂,因此一般满足F内>>F外的条件)(2)碰撞过程中,物体没有宏观的位移,但每个物体的速度可在短暂的时间内发生改变。
(3)碰撞过程中,系统的总动能只能不变或减少,不可能增加。
提问:碰撞中,总动能减少最多的情况是什么?(在发生完全非弹性碰撞时总动能减少最多)(二)进行新课1、展示投影片1,内容如下:如图所示,质量为M的重锤自h高度由静止开始下落,砸到质量为m的木楔上没有弹起,二者一起向下运动.设地层给它们的平均阻力为F,则木楔可进入的深度L是多少?组织学生认真读题,并给三分钟时间思考。
(1)提问学生解题方法:可能出现的错误是:认为过程中只有地层阻力F做负功使机械能损失,因而解之为Mg(h+L)+mgL-FL=0。
(2)归纳:第一阶段,M 做自由落体运动机械能守恒,m 不动,直到M 开始接触m 为止。
再下面一个阶段,M 与m 以共同速度开始向地层内运动,阻力F 做负功,系统机械能损失。
提问:第一阶段结束时,M 有速度,gh v M 2=,而m 速度为零。
下一阶段开始时,M 与m就具有共同速度,即m 的速度不为零了,这种变化是如何实现的呢?(在上述前后两个阶段中间,还有一个短暂的阶段,在这个阶段中,M 和m 发生了完全非弹性碰撞,这个阶段中,机械能(动能)是有损失的) (3)让学生独立地写出完整的方程组 第一阶段,对重锤有: 221Mv Mgh =第二阶段,对重锤及木楔有: Mv +0=(M+m )v '. 第三阶段,对重锤及木楔有: 2)(210)(v m M FL hL m M '+-=-+ (4)小结:在这类问题中,没有出现碰撞两个字,碰撞过程是隐含在整个物理过程之中的,在做题中,要认真分析物理过程,发掘隐含的碰撞问题。
物理碰撞知识点总结
物理碰撞知识点总结在物理学中,碰撞可以分为弹性碰撞和非弹性碰撞两种类型。
在弹性碰撞中,碰撞后物体之间的动能守恒,而在非弹性碰撞中,碰撞后动能并不守恒,部分能量转化为其他形式的能量,例如热能或声能等。
在现实世界中,大部分碰撞都是非弹性碰撞,因为能量很容易转化为其他形式的能量,动能守恒在实际碰撞中很难完全实现。
碰撞的基本概念理解碰撞的基本概念是学习碰撞知识的基础。
碰撞通常涉及动量、动能、力和能量等物理量的转移和转化。
在碰撞过程中,物体之间的相互作用会导致动量和能量的转移,因此动量和能量的守恒是研究碰撞的重要基础。
1. 动量动量是物体运动状态的重要物理量,通常用p表示。
动量的大小与物体的质量和速度相关,可以用公式p=mv表示,其中m为物体的质量,v为物体的速度。
在碰撞中,物体之间的相互作用会导致动量的转移,因此动量的守恒是研究碰撞过程中的重要原理。
2. 动能动能是物体运动状态的另一重要物理量,通常用K表示。
动能与物体的质量和速度的平方成正比,可以用公式K=1/2mv^2表示。
在碰撞过程中,动能也会发生转移和转化,因此动能的守恒也是研究碰撞的重要原理。
3. 力力是导致物体运动状态发生改变的物理量,是动量和能量转移的推动力。
在碰撞过程中,物体之间会相互作用产生力,导致动能和动量的转移和转化。
4. 能量能量是物体运动状态和相互作用状态的物理量,包括动能、势能和其他形式的能量。
在碰撞过程中,能量也会发生转移和转化,因此能量守恒是研究碰撞的另一个重要原理。
碰撞的类型根据物体之间相互作用的性质和碰撞后的结果,碰撞可以分为弹性碰撞和非弹性碰撞两种类型。
1. 弹性碰撞在弹性碰撞中,碰撞后物体之间的动能守恒,动量也守恒。
换句话说,碰撞前后物体的动能和动量保持不变。
弹性碰撞可以理解为物体之间相互作用产生的力是完全弹性的,能量不会转化为其他形式的能量。
在理想情况下,弹性碰撞的碰撞系数为1,即碰撞后物体的速度完全可以根据动能守恒和动量守恒来确定。
关于物理碰撞知识点总结
关于物理碰撞知识点总结碰撞是物理学中非常重要的概念,它涉及到物体之间相互作用的过程,对于理解物体的运动和相互作用有着非常重要的作用。
在本文中,我们将对物理碰撞的基本概念、类型、定律和相关知识点进行总结和介绍。
一、碰撞的基本概念1.碰撞的定义碰撞是指两个或多个物体之间瞬间发生接触过程的现象。
在碰撞过程中,物体之间会相互传递动量和能量,并可能发生形状和速度的改变。
2.碰撞的分类根据物体间相对速度的大小和方向,碰撞可分为完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞和部分非弹性碰撞。
(1)完全弹性碰撞:在这种碰撞类型中,碰撞物体之间没有能量损失,动量守恒,碰撞前后物体速度方向完全发生改变。
例子:打击台球。
(2)完全非弹性碰撞:在这种碰撞类型中,碰撞物体之间发生能量损失,但动量守恒。
碰撞后物体会粘连在一起并一起运动。
例子:物体落地时的变形。
(3)部分非弹性碰撞:在这种碰撞类型中,碰撞物体之间发生能量损失,但动量守恒。
碰撞后物体分离并各自运动,速度和形状发生变化。
例子:弹簧的振动。
3.碰撞的定律在碰撞过程中,有一些基本的定律和原则需要被遵守。
(1)动量守恒定律:碰撞过程中,碰撞物体的总动量守恒,即碰撞前后物体的总动量保持不变。
(2)能量守恒定律:在完全弹性碰撞中,碰撞物体的总动能守恒,即碰撞前后物体的总动能保持不变。
(3)动量-能量守恒定律:在其他类型碰撞中,碰撞物体的总动能、动量守恒,即碰撞前后物体的总动能和动量保持不变。
二、碰撞的相关知识点1.碰撞的中心在碰撞中,通常会定义一个特殊的点,称为碰撞的中心。
通过中心点的位置和速度变化,可以方便地分析碰撞过程中物体的运动状态。
2.反冲现象在碰撞过程中,通常会有反冲现象发生。
当两个物体发生碰撞时,受到的作用力会引起物体速度和动量的改变,并产生与作用力方向相反的反冲现象。
3.碰撞实验通过实验可以很方便地研究碰撞过程中物体的运动特性。
比如在实验室中,可以利用撞球仪等设备来模拟和观察碰撞过程,从而得到碰撞过程中速度、动量等物理量的变化规律。
2025高考物理专题复习--弹性碰撞和非弹性碰撞(共37张ppt)
A.
C.−
B.-v
D.
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2、碰撞的可能性判断
2.1 碰撞问题遵循的三个原则
例4、(多选)质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,
A球的动量pA=9 kg·m/s,B球的动量pB=3 kg·m/s,当A追上B时发生正碰,则碰
后A、B两球的动量可能值是( AD )
A. pA′=6 kg·m/s,pB′=6 kg·m/s
球A、B、C,现让A球以v0=2 m/s的速度向着B球运动,A、B两球碰撞后粘合在
一起,两球继续向右运动并跟C球碰撞,C球的最终速度vC=1 m/s.求:
(1)A、B两球跟C球相碰前的共同速度大小;
(2)第二次碰撞过程中损失了多少动能;
(3)两次碰撞过程中共损失了多少动能.
答案
(1)1 m/s;(2)0.25J;(3)1.25J
a、碰前两物体同向运动,即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′。
b、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。
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2、碰撞的可能性判断
2.1 碰撞问题遵循的三个原则
例3、如图所示,质量为m的A小球以水平速度v与静止的质量为3m的B小球正碰
后,A球的速率变为原来的 ,而碰后B球的速度是(以v方向为正方向) ( D )
2、非弹性碰撞:物体碰撞后,形变不能恢复,动能产生损失。生活中,绝大多
数碰撞属于非弹性碰撞。
动量守恒:
动能损失,转化成声能和内能:
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1、 弹性碰撞和非弹性碰撞
1.3 碰撞的分类
3、完全非弹性碰撞:一种特殊的非弹性碰撞,物体碰撞后结合在一起,动能损
物理高三碰撞知识点
物理高三碰撞知识点物理学中的碰撞是指两个或多个物体之间发生相互作用的过程。
碰撞是物理学中非常重要的一个研究领域,对于理解物体之间的相互作用以及能量转换具有重要意义。
本文将对高三物理中的碰撞知识点进行详细论述。
一、碰撞的基本概念碰撞发生在两个或多个物体之间,其中至少有一个物体的运动状态发生改变。
在碰撞中,物体之间存在着相互作用力,这些力可以改变物体的运动状态,如速度、方向或形状等。
碰撞可以分为弹性碰撞和非弹性碰撞两种类型。
弹性碰撞是指碰撞后物体之间没有能量损失,动能和动量在碰撞前后的总量保持不变。
非弹性碰撞是指碰撞后物体之间发生能量转化或损失,动能和动量在碰撞前后的总量不再保持恒定。
二、动量守恒定律在任何一种碰撞中,动量守恒定律都是成立的。
动量守恒定律表明,在碰撞前后,系统的总动量保持不变。
即:m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'其中,m1、m2分别为参与碰撞的物体的质量,v1、v2为碰撞前的速度,v1'、v2'为碰撞后的速度。
动量守恒定律可以帮助我们在碰撞中求解物体的速度和质量等相关问题,是碰撞问题的重要基本原理。
三、动能守恒定律在弹性碰撞中,动能守恒定律也是成立的。
动能守恒定律表明,在弹性碰撞中,参与碰撞的物体的总动能在碰撞前后保持不变。
动能守恒定律可以用下面的公式表示:1/2m1v1^2 + 1/2m2v2^2 = 1/2m1v1'^2 + 1/2m2v2'^2其中,m1、m2分别为参与碰撞的物体的质量,v1、v2为碰撞前的速度,v1'、v2'为碰撞后的速度。
四、碰撞的应用碰撞在日常生活中有着广泛的应用。
以下是几个常见的例子:1. 球类运动:足球、篮球等球类运动中,球员之间的碰撞是不可避免的。
通过研究碰撞的力学规律,可以更好地理解球的运动轨迹和碰撞后的变化。
2. 车辆碰撞:交通事故是车辆碰撞的典型例子。
通过研究碰撞的力学规律,可以预测碰撞的严重程度,有助于改进汽车安全性能和交通管理。
高中物理-弹性碰撞
7kg·m/s,B球的动量是5kg·m/s,当A球追上
B球发生碰撞,则碰撞后两球的动量可能值
是(
)A
A.pA'=6 kg·m/s,pB'=6 kg·m/s
B. pA'=3 kg·m/s,pB'=9 kg·m/s C. pA'=-2 kg·m/s,pB'=14 kg·m/s D. pA'=-4 kg·m/s,pB'=17 kg·m/s
动能损失最大
弹性碰撞
一、生活中的各种碰撞现象
打 台 球
汽车碰撞实验撞
飞 鸟 撞 飞 机
打 网 球
二、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。
3、碰前总动能大于或等于碰后总动 能, 即EK1≥ EK2。
三、碰撞的分类
(1)按能量的转化关系: ①弹性碰撞:EK1= EK2 (能够完全恢复形变)
②非弹性碰撞: EK1> EK2(不能够完全恢复形变)
③完全非弹性碰撞:EK损失最大(粘合在一起运动)
(2)按运动形式
①对心碰撞(正碰):碰撞前后,物体的运动 方向在同一直线上。
②非对心碰撞(斜碰):碰撞前后,
物体的运动方向不在同一直线上。
四、碰撞的规律
2、弹性碰撞研究:
V1
V2=0
光滑
m1v1 m1v1' m2v2'
E. pA'=5. 5 kg·m/s,pB'=6.5 kg·m/s
总结碰撞问题的三个内依力远据大: 于外力.
1. 遵循动量守恒定律
2. 动能不会增加
3. 速度要符合情景
总结:
高中物理中的弹性碰撞
高中物理中的弹性碰撞弹性碰撞是物理学中一个重要的概念,也是高中物理课程中涉及的内容之一。
弹性碰撞指的是两个物体在碰撞过程中能够完全恢复原来形状的碰撞,即碰撞后物体没有变形或被损坏的情况。
本文将介绍弹性碰撞的基本原理、公式计算和实际应用。
1. 弹性碰撞的基本原理在物理学中,弹性碰撞是指两个物体在碰撞前后都没有形变或能够恢复原状的碰撞。
这意味着碰撞前后的动能和动量保持不变。
根据牛顿第三定律,两个物体在碰撞过程中受到的力大小相等、方向相反。
弹性碰撞的基本原理可以使用质心系来描述。
质心系是一个参考系,其中碰撞物体的总动量为零。
在质心系中,弹性碰撞的物体相对于质心系的速度不变,只是方向相反。
2. 弹性碰撞的公式计算为了计算弹性碰撞中物体的速度和动量变化,我们可以使用以下公式:a) 速度变化公式碰撞前的速度(1):v₁碰撞前的速度(2):v₂碰撞后的速度(1):v₁'碰撞后的速度(2):v₂'根据弹性碰撞的条件,可以得到以下公式:v₁' = (m₁ - m₂) / (m₁ + m₂) * v₁ + (2 * m₂) / (m₁ + m₂) * v₂v₂' = (2 * m₁) / (m₁ + m₂) * v₁ + (m₂ - m₁) / (m₁ + m₂) * v₂b) 动量变化公式碰撞前的动量(1):p₁ = m₁ * v₁碰撞前的动量(2):p₂ = m₂ * v₂碰撞后的动量(1):p₁' = m₁ * v₁'碰撞后的动量(2):p₂' = m₂ * v₂'根据弹性碰撞的条件,可以得到以下公式:p₁' = ((m₁ - m₂) * p₁ + 2 * m₂ * p₂) / (m₁ + m₂)p₂' = (2 * m₁ * p₁ + (m₂ - m₁) * p₂) / (m₁ + m₂)3. 弹性碰撞的实际应用弹性碰撞的概念在现实生活中有广泛的应用。
物理弹性碰撞与非弹性碰撞的区别知识点
物理弹性碰撞与非弹性碰撞的区别知识点在我们的日常生活中,碰撞这个现象简直无处不在。
从小朋友们玩的弹球,到马路上车辆的追尾,甚至是宇宙中天体的相互作用,都涉及到碰撞。
而在物理学中,碰撞被分为了弹性碰撞和非弹性碰撞。
这俩家伙的区别,可有着不少门道呢!咱先来说说弹性碰撞。
弹性碰撞就像是两个超级有弹性的“弹簧人”撞在了一起。
比如说,你拿两个质量相同的皮球,让它们以相同的速度正面碰撞。
在碰撞的那一瞬间,你会发现它们就像两个调皮的小精灵,互相碰了一下之后,立马弹开,而且速度的大小和方向都跟碰撞前完全相反。
不仅如此,它们的动能在碰撞前后也一点儿都没损失,就像是能量被完好地保存在了一个神奇的能量盒子里,一点儿都没跑掉。
我记得有一次,我和小伙伴在公园里玩,就做了一个类似弹性碰撞的小实验。
我们找了两根长长的竹子,把它们当成“撞杆”。
然后,我和小伙伴分别站在竹子的两端,用力把竹子往中间推。
当两根竹子碰撞在一起的时候,那种反弹的力量真的让我感觉到了弹性碰撞的神奇。
竹子瞬间弹回,就好像它们根本不想碰到对方,只想赶紧回到原来的位置。
这时候,我们能明显感觉到,在碰撞的过程中,力量被完美地传递和反弹,没有任何的损耗。
再说说非弹性碰撞,这可就有点不一样啦。
非弹性碰撞就像是两个不太灵活的“小胖子”撞在了一起,然后就黏糊在了一块儿,或者是有一部分能量悄悄地跑掉了。
比如说,一辆汽车撞到了一堵墙上,车停下来了,但是车的一部分动能就转化成了车辆的变形、摩擦产生的热能等等,这些能量可就再也回不来了。
我想起有一回在路上看到的一场小车祸。
一辆小轿车不小心追尾了一辆面包车。
那“砰”的一声巨响,可把周围的人都吓了一跳。
等大家围过去看的时候,发现小轿车的车头凹进去了一大块,面包车的车尾也有不少损伤。
这明显就是非弹性碰撞啊!两车碰撞之后,速度都发生了很大的变化,而且有很多能量都被用来造成车辆的损坏了,这些能量一去不复返,真是让人心疼那些浪费掉的能量。
弹性碰撞和非弹性碰撞在实际生活中的应用也特别多。
如何备考高考物理弹性碰撞
如何备考高考物理弹性碰撞弹性碰撞是物理学中的一个重要概念,也是高考物理考试的热点之一。
为了帮助大家更好地备战高考物理弹性碰撞问题,本文将从以下几个方面进行详细的解析。
1. 弹性碰撞的基本概念首先,我们要了解什么是弹性碰撞。
弹性碰撞是指两个物体在碰撞过程中,没有能量损失,即系统的总动能保持不变。
在弹性碰撞中,碰撞前后物体的速度方向可能发生改变,但速度大小不变。
2. 弹性碰撞的基本公式掌握弹性碰撞的基本公式对于解决弹性碰撞问题至关重要。
弹性碰撞的基本公式如下:1.动量守恒定律:(m_1v_1 + m_2v_2 = m_1v_1’ + m_2v_2’)2.动能守恒定律:(m_1v_1^2 + m_2v_2^2 = m_1v_1’^2 + m_2v_2’^2)其中,(m_1) 和 (m_2) 分别为两个物体的质量,(v_1) 和 (v_2) 为碰撞前两个物体的速度,(v_1’) 和(v_2’) 为碰撞后两个物体的速度。
3. 弹性碰撞问题的解题步骤解决弹性碰撞问题一般分为以下几个步骤:(1)分析题目,确定已知量和未知量在解题前,首先要分析题目,明确已知量和未知量,然后根据已知量和未知量之间的关系进行求解。
(2)应用动量守恒定律由于弹性碰撞中动量守恒,我们可以根据动量守恒定律列出方程,求解未知量。
(3)应用动能守恒定律同样地,由于弹性碰撞中动能守恒,我们可以根据动能守恒定律列出方程,求解未知量。
(4)代入数据,计算结果在求解出未知量后,将数据代入计算,得到最终结果。
4. 弹性碰撞问题的常见类型及解题策略高考物理弹性碰撞问题常见类型如下:1.求解碰撞后物体速度大小和方向2.求解碰撞过程中物体通过的距离3.求解碰撞过程中物体的动能变化针对上面所述常见类型,我们可以采取以下解题策略:1.对于求解碰撞后物体速度大小和方向的问题,可以充分利用动量守恒定律和动能守恒定律进行求解。
2.对于求解碰撞过程中物体通过的距离的问题,可以结合运动学公式和动量守恒定律进行求解。
弹性碰撞实验了解物体碰撞后的动量变化
弹性碰撞实验了解物体碰撞后的动量变化碰撞是物体间相互作用的一种常见现象,而碰撞后物体的动量变化则是研究物体碰撞力学特性的重要方面。
弹性碰撞实验是一种常用的方法,通过实验可以更好地了解物体碰撞后的动量变化规律。
本文将介绍弹性碰撞实验的基本原理、操作步骤以及实验结果的分析。
一、实验原理在物理学中,弹性碰撞是指在碰撞过程中物体之间没有损失动能,碰撞前后物体的总动能保持不变。
根据基本的物理定律,动量守恒定律和能量守恒定律是构建弹性碰撞实验原理的基石。
动量守恒定律是指在没有外力作用的情况下,物体的总动量保持不变。
当两个物体发生碰撞时,它们的总动量在碰撞前后保持不变。
用数学表达式表示为:m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'其中,m1和m2分别代表两个物体的质量,v1和v2代表两个物体的碰撞前的速度,v1'和v2'代表两个物体的碰撞后的速度。
能量守恒定律是指在碰撞过程中物体的总能量保持不变。
对于弹性碰撞,动能在碰撞前后保持不变。
用数学表达式表示为:1/2m1v1^2 + 1/2m2v2^2 = 1/2m1v1'^2 + 1/2m2v2'^2实验中,我们可以利用这两个定律来研究物体碰撞后的动量变化。
二、实验步骤1. 实验器材准备:准备一组质量相近的小球,例如台球或乒乓球,一个水平放置的弹性碰撞实验台,用于固定小球。
2. 实验参数测量:利用测量装置测量小球的质量和初始速度,记录下实验参数的数值。
3. 实验碰撞:将一个小球置于实验台的起始位置,给予初始速度,使其沿水平方向运动。
在碰撞点处,放置第二个小球,等待碰撞发生。
4. 实验数据记录:使用高速摄像机或其他适当的设备记录实验过程,确保数据的准确性。
记录下两个小球碰撞前后的质量、速度等数据。
5. 实验结果分析:利用动量守恒定律和能量守恒定律,对实验数据进行分析和计算,计算碰撞前后两个小球的动量以及动能的变化。
动量守恒定律与弹性碰撞知识点总结
动量守恒定律与弹性碰撞知识点总结动量守恒定律是物理学中的一个重要定律,它描述了在一个封闭系统中,当没有外部力作用时,系统的总动量保持不变。
而弹性碰撞是一种特殊的碰撞现象,其中碰撞过程中物体之间既不损失动能,也不损失动量。
本文将对动量守恒定律和弹性碰撞的知识点进行总结。
1. 动量守恒定律:动量守恒定律是指,在一个孤立系统中,当没有外力作用的情况下,系统的总动量保持不变。
在数学上,动量守恒定律可以表示为:∑(mv)初= ∑(mv)末其中,∑(mv)初表示系统初态的总动量,∑(mv)末表示系统末态的总动量。
该定律适用于各种不同的物体、碰撞、运动方式等情况。
2. 弹性碰撞:弹性碰撞是一种碰撞过程中物体之间既不损失动能,也不损失动量的碰撞现象。
在弹性碰撞中,物体之间产生的相互作用力能够将动能完全转移到另一个物体上,而不会有能量的损失。
弹性碰撞满足以下条件:- 物体之间没有外力作用;- 物体之间没有摩擦力的存在。
在弹性碰撞中,动量守恒定律同样成立。
同时,根据动能守恒定律,弹性碰撞中物体的总动能也保持不变。
3. 弹性碰撞的变形:在弹性碰撞中,物体也可能发生瞬时的形变。
根据胡克定律,物体在受到外力作用时会发生形变,但一旦外力作用消失,物体会恢复原状。
这种形变是瞬时的,不会持续存在。
4. 弹性碰撞的实例:弹性碰撞存在于日常生活和科学研究的各个领域中。
以下是一些弹性碰撞的实例:- 台球和乒乓球之间的碰撞;- 弹簧在受到外力作用后的回弹;- 球类运动中球的弹跳现象。
值得注意的是,弹性碰撞并不意味着碰撞过程中没有力的作用。
实际上,碰撞过程中物体之间会产生相互作用力,但这些力不会导致能量和动量的损失。
通过对动量守恒定律和弹性碰撞的知识点的总结,我们可以更好地理解碰撞过程中的物理规律。
动量守恒定律告诉我们在一个封闭系统中,物体的总动量保持不变;而弹性碰撞展示了一种特殊的碰撞现象,其中物体之间既不损失动能,也不损失动量。
这些知识点在物理学和工程学中具有广泛的应用,能够帮助我们解释和预测物体在碰撞过程中的行为。
高中力学中的弹性碰撞问题如何应用动量定理
高中力学中的弹性碰撞问题如何应用动量定理在高中力学的学习中,弹性碰撞问题是一个重点和难点,而动量定理则是解决这类问题的有力工具。
理解并熟练应用动量定理来解决弹性碰撞问题,对于我们深入掌握力学知识、提高解题能力具有重要意义。
首先,让我们来回顾一下什么是弹性碰撞。
弹性碰撞是指在碰撞过程中,系统的动能守恒,碰撞前后总动能不变。
例如,两个小球之间的碰撞,如果碰撞后它们的动能总和与碰撞前相同,那么这就是一个弹性碰撞。
动量定理指出,合外力的冲量等于物体动量的变化。
其表达式为$I=\Delta p$,其中$I$表示合外力的冲量,$\Delta p$表示动量的变化。
在弹性碰撞中,虽然系统内物体之间的相互作用力是复杂的,但我们可以通过分析碰撞前后物体的动量变化,来解决问题。
为了更好地理解如何应用动量定理解决弹性碰撞问题,我们来看一个具体的例子。
假设在光滑水平面上,有两个质量分别为$m_1$和$m_2$的小球,它们的速度分别为$v_1$和$v_2$,发生正碰。
碰撞后,它们的速度分别变为$v_1'$和$v_2'$。
在碰撞过程中,对于小球$m_1$,它受到的合外力冲量为$I_1 =F_1 \Delta t$,根据动量定理,有$m_1v_1' m_1v_1 = F_1 \Delta t$。
对于小球$m_2$,同理可得$m_2v_2' m_2v_2 = F_2 \Delta t$。
由于是弹性碰撞,系统的动能守恒,即:$\frac{1}{2}m_1v_1^2 +\frac{1}{2}m_2v_2^2 =\frac{1}{2}m_1v_1'^2 +\frac{1}{2}m_2v_2'^2$再结合动量守恒定律:$m_1v_1 + m_2v_2 = m_1v_1' + m_2v_2'$通过联立上述方程,我们就可以求解出碰撞后两个小球的速度$v_1'$和$v_2'$。
高三物理一维弹性碰撞
高三物理一轮复习【弹性碰撞和非弹性碰撞】
弹性碰撞和非弹性碰撞学习目标:1.[物理观念]通过学习理解弹性碰撞、非弹性碰撞,了解正碰(对心碰撞). 2.[科学思维]通过实例分析,会应用动量、能量的观点解决一维碰撞问题.一、弹性碰撞和非弹性碰撞1.碰撞的特点:物体碰撞时,相互作用时间很短,相互作用的内力很大,故碰撞过程满足动量守恒.2.碰撞的分类:(1)弹性碰撞:如果系统在碰撞前后动能不变,这类碰撞叫作弹性碰撞.(2)非弹性碰撞:如果系统在碰撞前后动能减少,这类碰撞叫作非弹性碰撞.二、弹性碰撞的实例分析两个小球相碰,碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同一条直线上,碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线.这种碰撞称为正碰,也叫作对心碰撞或一维碰撞.如图所示.1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)发生碰撞的两个物体,动量是守恒的.(√)(2)发生碰撞的两个物体,机械能是守恒的.(×)(3)碰撞后,两个物体粘在一起,动量是守恒的,但机械能损失是最大的.(√)(4)两球发生弹性正碰时,两者碰后交换速度.(×)2.一颗水平飞来的子弹射入一个原来悬挂在天花板下静止的沙袋并留在其中和沙袋一起上摆,关于子弹与沙袋组成的系统,下列说法正确的是() A.子弹射入沙袋的过程中系统动量和机械能都守恒B.子弹射入沙袋的过程中系统动量和机械能都不守恒C.共同上摆阶段动量守恒,机械能不守恒D.共同上摆阶段动量不守恒,机械能守恒D[子弹和沙袋组成的系统,在子弹射入沙袋的过程中,子弹和沙袋在水平方向的动量守恒,但机械能不守恒,共同上摆过程中动量不守恒,机械能守恒,选项D正确.]3.如图所示,两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块A 的质量为m,速度大小为2v0,方向向右,滑块B的质量为2m,速度大小为v0,方向向左,两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是A向________运动,B向________运动.[解析]选向右为正方向,则A的动量p A=m·2v0=2m v0,B的动量p B=-2m v0.碰前A、B的动量之和为零,根据动量守恒,发生弹性碰撞后A、B的动量之和也应为零.[答案]左右弹性碰撞和非弹性碰撞如图为两钢性摆球碰撞时的情景.(1)两球质量相等,将一球拉到某位置释放,发现碰撞后,入射球静止,被碰球上升到与入射球释放时同样的高度,说明了什么?(2)若碰撞后两球粘在一起,发现两球上升的高度仅是入射球释放时的高度的四分之一,说明了什么?提示:(1)两球在最低点碰撞时,满足动量守恒条件,二者组成系统动量守恒,入射球静止,被碰球上升同样的高度,说明该碰撞过程中机械能不变.(2)碰撞中动量守恒,机械能不守恒.1.物体的碰撞是否为弹性碰撞的判断(1)题目中明确指出物体间发生的是弹性碰撞.(2)题目中明确告诉是弹性小球、光滑钢球或分子(原子等微观粒子)碰撞,这些碰撞属于弹性碰撞.名师点睛:两个质量相等的物体发生弹性碰撞时,速度交换.2.分析碰撞问题的“三个原则”(1)动量守恒,即p1+p2=p1′+p2′.(2)动能不增加,即E k1+E k2≥E k1′+E k2′或p212m1+p222m2≥p′122m1+p′222m2.(3)速度要符合情境:如果碰前两物体同向运动,则后面物体的速度必大于前面物体的速度,即v后>v前,否则无法实现碰撞.碰撞后,原来在前的物体的速度一定增大,若两物体同向运动,则原来在前的物体的速度大于或等于原来在后的物体的速度,即v′前≥v′后,否则碰撞没有结束.如果碰前两物体是相向运动,则碰后,两物体的运动方向不可能都不改变,除非两物体碰撞后速度均为零.【例1】(多选)如图甲所示,在光滑水平面上的两小球发生正碰,小球的质量分别为m1和m2.图乙为它们碰撞前后的x-t(位移—时间)图像.已知m1=0.1 kg.由此可以判断()A .碰前质量为m 2的小球静止,质量为m 1的小球向右运动B .碰后质量为m 2的小球和质量为m 1的小球都向右运动C .m 2=0.3 kgD .碰撞过程中系统损失了0.4 J 的机械能AC [由题中图乙可知,质量为m 1的小球碰前速度v 1=4 m/s ,碰后速度为v 1′=-2 m/s ,质量为m 2的小球碰前速度v 2=0,碰后的速度v 2′=2 m/s ,两小球组成的系统碰撞过程动量守恒,有m 1v 1+m 2v 2=m 1v 1′+m 2v 2′,代入数据解得m 2=0.3 kg ,所以选项A 、C 正确,选项B 错误;两小球组成的系统在碰撞过程中的机械能损失为ΔE =12m 1v 1′2+12m 2v 2′2-⎝ ⎛⎭⎪⎫12m 1v 21+12m 2v 22=0,所以碰撞是弹性碰撞,选项D 错误.]例1中,两球碰后若粘合在一起,则系统损失的机械能为多少?【提示】 由动量守恒定律m 1v 1=(m 1+m 2)v 共ΔE =12m 1v 21-12(m 1+m 2)v 2共 解得ΔE =0.6 J.处理碰撞问题的思路(1)对一个给定的碰撞,首先要看动量是否守恒,其次再看总机械能是否增加.(2)一个符合实际的碰撞,除动量守恒外还要满足能量守恒,同时注意碰后的速度关系.(3)要灵活运用E k=p22m或p=2mE k,E k=12p v或p=2E kv几个关系式.[跟进训练]1.(多选)如图所示,动量分别为p A=12 kg·m/s、p B=13 kg·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Δp A、Δp B表示两小球动量的变化量.则下列选项可能正确的是()A.Δp A=-3 kg·m/s、Δp B=3 kg·m/sB.Δp A=-2 kg·m/s、Δp B=2 kg·m/sC.Δp A=-24 kg·m/s、Δp B=24 kg·m/sD.Δp A=3 kg·m/s、Δp B=-3 kg·m/sAB[本题属于追及碰撞,碰撞前小球A的速度一定要大于小球B的速度(否则无法实现碰撞).碰撞后,小球B的动量增大,小球A的动量减小,减小量等于增大量,所以Δp A<0,Δp B>0,并且Δp A=-Δp B,D错误.若Δp A=-24 kg·m/s、Δp B=24 kg·m/s,碰后两球的动量分别为p A′=-12 kg·m/s、p B′=37 kg·m/s,根据关系式E k=p22m可知,小球A的质量和动量大小不变,动能不变,而小球B 的质量不变,但动量增大,所以小球B的动能增大,这样系统的机械能比碰撞前增大了,选项C错误.经检验,选项A、B满足碰撞遵循的三个原则.]对心碰撞如图所示为对心碰撞.(1)在一光滑水平面上有两个质量分别为m1、m2的刚性小球A和B,分别以初速度v1、v2运动,若它们能发生碰撞(为一维弹性碰撞),请列出碰撞过程的动量、动能关系式.(2)质量相等的两个物体发生正碰时,一定交换速度吗?提示:(1)设碰撞后的速度分别为v1′、v2′,以地面为参考系,将A和B 看作一个系统.由碰撞过程中系统动量守恒,有m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′弹性碰撞中没有机械能损失,有12m1v21+12m2v22=12m1v1′2+12m2v2′2.(2)不一定.只有质量相等的两个物体发生弹性正碰时,同时满足动量守恒和动能守恒的情况下,两物体才会交换速度.【例2】(多选)2019年1月23日,女子冰壶世锦赛资格赛在新西兰内斯比进入到最后一天,中国队险胜芬兰队,成功斩获今年世锦赛门票.如图所示,两个大小相同、质量均为m的冰壶静止在水平冰面上,运动员在极短时间内给在O点的甲冰壶水平冲量使其向右运动,当甲冰壶运动到A点时与乙冰壶发生弹性正碰,碰后乙冰壶运动到C点停下.已知OA=AB=BC=L,冰壶所受阻力大小恒为重力的k倍,重力加速度为g,则()A.运动员对甲冰壶做的功为kmgLB.运动员对甲冰壶做的功为3kmgLC.运动员对甲冰壶施加的冲量为m kgLD.运动员对甲冰壶施加的冲量为m6kgL思路点拨:甲冰壶运动到A点时与乙冰壶发生弹性正碰、根据动量守恒和能量守恒可知,质量均为m的两冰壶速度发生交换.BD [甲冰壶运动了距离L 时与乙冰壶发生弹性正碰,甲冰壶碰后停止运动,乙冰壶以甲冰壶碰前的速度继续向前运动了2L 距离停下,从效果上看,相当于乙冰壶不存在,甲冰壶直接向前运动了3L 的距离停止运动,根据动能定理,运动员对甲冰壶做的功等于克服摩擦力做的功,即W =3kmgL ,A 错误,B 正确;运动员对甲冰壶施加的冲量I =Δp =p -0=2mE k -0=2m ·3kmgL =m 6kgL ,C 错误,D 正确.]弹性正碰,就是两个或多个物体在同一直线上的碰撞,没有任何能量损耗,此时动量守恒,动能也守恒.[跟进训练]2.在光滑水平面上有三个完全相同的小球,它们成一条直线,2、3小球静止,并靠在一起.1球以速度v 0向它们运动,如图所示.设碰撞中不损失机械能,则碰后三个小球的速度可能是( )A .v 1=v 2=v 3=13v 0 B .v 1=0,v 2=v 3=12v 0 C .v 1=0,v 2=v 3=12v 0 D .v 1=v 2=0,v 3=v 0D [由题设条件,三个小球在碰撞过程中总动量和机械能守恒,若各球质量均为m ,则碰撞前系统总动量为m v 0,总动能应为12m v 20.假如选项A 正确,则碰后总动量为33m v 0,这显然违反动量守恒定律,故不可能;假如选项B 正确,则碰后总动量为22m v 0,这也违反动量守恒定律,故也不可能;假如选项C 正确,则碰后总动量为m v 0,但总动能为14m v 20,这显然违反机械能守恒定律,故也不可能;假如选项D正确,则通过计算其既满足动量守恒定律,也满足机械能守恒定律,而且合乎情理,不会发生二次碰撞.故选项D正确.]1.物理观念:弹性碰撞、非弹性碰撞、正碰的概念.2.科学思维:会用动量、能量观点解决一维碰撞问题.3.科学探究:研究小车碰撞前后的动能变化.1.(多选)在两个物体碰撞前后,下列说法中可以成立的是()A.作用后的总机械能比作用前小,但总动量守恒B.作用前后总动量均为零,但总动能守恒C.作用前后总动能为零,而总动量不为零D.作用前后总动量守恒,而系统内各物体的动量增量的总和不为零AB[选项A为非弹性碰撞,成立;选项B为弹性碰撞,成立;总动能为零时,其总动量一定为零,故选项C不成立;总动量守恒,则系统内各物体动量的增量的总和一定为零,选项D错误.]2.A、B两物体发生正碰,碰撞前后物体A、B都在同一直线上运动,其位移—时间图像如图所示.由图可知,物体A、B的质量之比为()A.1∶1B.1∶2C.1∶3 D.3∶1C[由图像知,碰撞前v A=4 m/s,v B=0,碰撞后v A′=v B′=1 m/s,由动量守恒定律可知m A v A+0=m A v A′+m B v B′,解得m B=3m A,选项C正确.] 3.如图所示,光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动.两球质量关系为m B=2m A,规定向右为正方向,A、B两球的动量均为6 kg·m/s,运动中两球发生碰撞,碰撞后A球的动量增量为-4 kg·m/s.则()A.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5B.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10C.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5D.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10A[碰撞后A球的动量增量为-4 kg·m/s,则B球的动量增量为4 kg·m/s,所以碰后A球的动量为2 kg·m/s,B球的动量为10 kg·m/s,即m A v A=2 kg·m/s,m B v B=10 kg·m/s,且m B=2m A,v A∶v B=2∶5,所以,选项A正确.] 4.如图所示,两质量分别为m1和m2的弹性小球叠放在一起,从高度为h 处自由落下,且h远大于两小球半径,所有的碰撞都是弹性碰撞,且都发生在竖直方向.已知m2=3m1,则小球m1反弹后能达到的高度为()A.h B.2hC.3h D.4hD[下降过程为自由落体运动,触地时两球速度相同,v=2gh,m2碰撞地面之后,速度瞬间反向,且大小相等,选m1与m2碰撞过程为研究过程,碰撞前后动量守恒,设碰后m1与m2速度大小分别为v1、v2,选向上方向为正方向,则m2v-m1v=m1v1+m2v2,由能量守恒定律得12(m1+m2)v2=12m1v21+12m2v22,且m2=3m1,联立解得v1=22gh,v2=0,反弹后高度H=v212g=4h,选项D正确.]5.[思维拓展]如图所示,用长度同为l的轻质细绳悬挂四个弹性小球A、B、C、D,它们的质量依次为m1、m2、m3、m4,且满足m1≫m2≫m3≫m4.将A球拉起一定角度θ后释放,则D球开始运动时的速度为()A.2gl (1-cos θ)B .22gl (1-cos θ)C .42gl (1-cos θ)D .82gl (1-cos θ)D [设碰撞前瞬间A 的速度为v 0,根据机械能守恒定律,有m 1gl (1-cos θ)=12m 1v 20 解得v 0=2gl (1-cos θ)设A 与B 碰撞后A 与B 的速度分别为v 1和v 2,根据动量守恒定律,有m 1v 0=m 1v 1+m 2v 2①根据机械能守恒定律,有12m 1v 20=12m 1v 21+12m 2v 22② 联立①②式得v 2=2m 1m 1+m 2v 0 m 1≫m 2,则v 2=2v 0.同理,v 3=2v 2,v 4=2v 3,所以v 4=8v 0=82gl (1-cos θ),D 选项正确.]。
动量守恒弹性碰撞知识点
动量守恒弹性碰撞知识点一、不同类型的碰撞(1)非弹性碰撞:碰撞过程中物体往往会发生形变、发热、发声,一般会有动能损失.(2)完全非弹性碰撞:碰撞后物体结合在一起,动能损失最大.(3)弹性碰撞:碰撞过程中形变能够完全恢复,不发热、发声,没有动能损失.二、弹性碰撞的实验研究和规律质量m1的小球以速度v1与质量m2的静止小球发生弹性碰撞.根据动量守恒和动能守恒,得m1v1=m1v1′+m2v2′,错误!m1v错误!=错误!m1v′错误!+错误!m2v′错误!碰后两球的速度分别为:v′1=错误!,v′2=错误!①若m1〉m2,v1′和v2′都是正值,表示v1′和v2′都与v1方向相同.(若m1≫m2,v1′=v1,v2′=2v1,表示m1的速度不变,m2以2v1的速度被撞出去)②若m1〈m2,v1′为负值,表示v1′与v1方向相反,m1被弹回.(若m1≪m2,v1′=-v1,v2′=0,表示m1被反向以原速率弹回,而m2仍静止)③若m1=m2,则有v1′=0,v2′=v1,即碰撞后两球速度互换.三、碰撞的特点和规律1.发生碰撞的物体间一般作用力很大,作用时间很短,各物体作用前后各自动量变化显著,物体在作用时间内的位移可忽略.2.即使碰撞过程中系统所受合力不等于零,因为内力远大于外力,作用时间又很短,所以外力的作用可忽略,认为系统的动量是守恒的.3.若碰撞过程中没有其他形式的能转化为机械能,则系统碰后的总机械能不可能大于碰前系统机械能.4.对于弹性碰撞,碰撞前后无动能损失;对非弹性碰撞,碰撞前后有动能损失;对于完全非弹性碰撞,碰撞前后动能损失最大.四、碰撞过程的分析1.判断依据在所给条件不足的情况下,碰撞结果有各种可能,但不管哪种结果必须同时满足以下三条:(1)系统动量守恒,即p1+p2=p′1+p′2.(2)系统动能不增加,即E kl+E k2≥E′kl+E′k2或错误!+错误!≥错误!+错误!。
(3)符合实际情况,如果碰前两物体同向运动,则后面的物体速度必大于前面物体的速度,即v后>v前,否则无法实现碰撞.碰撞后,原来在前的物体的速度一定增大,且原来在前的物体速度大于或等于原来在后的物体的速度,即v′前≥v′后,否则碰撞没有结束.如果碰前两物体相向运动,则碰后两物体的运动方向不可能都不改变,除非两物体碰撞后速度均为零.2.爆炸与碰撞的异同(1)共同点:相互作用的力为变力,作用力很大,作用时间极短,均可认为系统满足动量守恒.(2)不同点:爆炸有其他形式的能转化为动能,所以动能增加;弹性碰撞时动能不变,而非弹性碰撞时通常动能要损失,动能转化为内能,动能减小.。
弹性碰撞力学知识点总结
弹性碰撞力学知识点总结首先,我们来介绍一下弹性碰撞的基本概念。
弹性碰撞是指在碰撞过程中没有能量损失的情况。
在弹性碰撞中,碰撞前后物体的动能是守恒的,即碰撞前后两个物体的总动能相等。
同时,弹性碰撞中还有动量守恒的原理,即碰撞前后两个物体的总动量是一致的。
因为在碰撞过程中没有能量损失,所以碰撞后物体的速度、动能和动量都可以通过公式来计算。
其次,我们来讨论一下碰撞中的能量交换。
在弹性碰撞中,碰撞物体的动能会进行转化,其中一部分动能转化为弹性位移能,同时也会有一部分动能转移给对方物体。
这种能量转化和交换的过程是弹性碰撞的重要特征,也是计算碰撞后物体速度和动能的关键。
接下来,让我们来看一下动量守恒定律在弹性碰撞中的应用。
动量守恒定律是指在碰撞过程中,碰撞物体的总动量在碰撞前后保持不变。
这个定律在弹性碰撞中的应用非常广泛,可以通过它来推导碰撞后物体的速度,同时也可以通过动量守恒的定律来解释碰撞中的能量转移和运动变化过程。
另外,弹性碰撞还可以根据物体碰撞过程中的速度与运动方向的不同,分为完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞两种类型。
在完全弹性碰撞中,碰撞后物体的速度和动能都是完全守恒的,而在非完全弹性碰撞中,碰撞后物体的速度和动能会有一部分损失。
这两种类型的碰撞在物理实验和工程应用中都有着不同的应用场景和特点。
最后,我们来讨论一下弹性碰撞力学在实际应用中的意义。
弹性碰撞力学在各种领域都有着广泛的应用,比如在工程中可以用来设计和优化碰撞防护系统;在交通运输中可以用来模拟和优化车辆碰撞的研究;在物理实验中可以用来研究微观粒子碰撞的特性等。
弹性碰撞力学的研究不仅可以帮助我们更好地理解碰撞中的能量转化和动量传递过程,也为我们解决实际问题提供了重要的理论基础。
总之,弹性碰撞力学是物理学中的一个重要分支,它描述了物体在碰撞过程中的能量转移和运动变化过程。
通过对弹性碰撞的基本概念、能量交换、动量守恒、碰撞类型以及实际应用等方面的总结,我们可以更好地理解和应用弹性碰撞力学的原理和方法。
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高三物理弹性碰撞第三节科学探究—一维弹性碰撞三维教学目标1、知识与技能(1)认识弹性碰撞与非弹性碰撞,认识对心碰撞与非对心碰撞;(2)了解微粒的散射。
2、过程与方法:通过体会碰撞中动量守恒、机械能守恒与否,体会动量守恒定律、机械能守恒定律的应用。
3、情感、态度与价值观:感受不同碰撞的区别,培养学生勇于探索的精神。
教学重点:用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题教学难点:对各种碰撞问题的理解.教学方法:教师启发、引导,学生讨论、交流。
教学用具:投影片,多媒体辅助教学设备(一)引入新课碰撞过程是物体之间相互作用时间非常短暂的一种特殊过程,因而碰撞具有如下特点:(1)碰撞过程中动量守恒。
提问:(1)守恒的原因是什么?(因相互作用时间短暂,因此一般满足F 内>>F外的条件)(2)碰撞过程中,物体没有宏观的位移,但每个物体的速度可在短暂的时间内发生改变。
(3)碰撞过程中,系统的总动能只能不变或减少,不可能增加。
提问:碰撞中,总动能减少最多的情况是什么?(在发生完全非弹性碰撞时总动能减少最多) (二)进行新课1、展示投影片1,内容如下:如图所示,质量为M 的重锤自h 高度由静止开始下落,砸到质量为m 的木楔上没有弹起,二者一起向下运动.设地层给它们的平均阻力为F ,则木楔可进入的深度L 是多少? 组织学生认真读题,并给三分钟时间思考。
(1)提问学生解题方法:可能出现的错误是:认为过程中只有地层阻力F 做负功使机械能损失,因而解之为Mg (h+L )+mgL-FL=0。
(2)归纳:第一阶段,M 做自由落体运动机械能守恒,m 不动,直到M 开始接触m 为止。
再下面一个阶段,M 与m 以共同速度开始向地层内运动,阻力F 做负功,系统机械能损失。
提问:第一阶段结束时,M 有速度,gh v M 2=,而m 速度为零。
下一阶段开始时,M 与m 就具有共同速度,即m 的速度不为零了,这种变化是如何实现的呢?(在上述前后两个阶段中间,还有一个短暂的阶段,在这个阶段中,M 和m 发生了完全非弹性碰撞,这个阶段中,机械能(动能)是有损失的) (3)让学生独立地写出完整的方程组 第一阶段,对重锤有: 221Mv Mgh =第二阶段,对重锤及木楔有: Mv +0=(M+m )v '.第三阶段,对重锤及木楔有: 2)(210)(v m M FL hL m M '+-=-+(4)小结:在这类问题中,没有出现碰撞两个字,碰撞过程是隐含在整个物理过程之中的,在做题中,要认真分析物理过程,发掘隐含的碰撞问题。
2、展示内容如下:如图所示,在光滑水平地面上,质量为M 的滑块上用轻杆及轻绳悬吊质量为m 的小球,此装置一起以速度v 0向右滑动,另一质量也为M 的滑块静止于上述装置的右侧。
当两滑块相撞后,便粘在一起向右运动,则小球此时的运动速度是多少? (1)提问学生解答方案:可能出现的错误有:在碰撞过程中水平动量守恒,设碰后共同速度为v ,则有:(M+m )v 0+0=(2M+m )v 解得:小球速度 02v mM mM v ++=(2)明确表示此种解法是错误的。
提醒学生注意碰撞的特点:即宏观没有位移,速度发生变化,然后要求学生们寻找错误的原因. (3)归纳:明确以下的研究方法:①碰撞之前滑块与小球做匀速直线运动,悬线处于竖直方向。
②两个滑块碰撞时间极其短暂,碰撞前、后瞬间相比,滑块及小球的宏观位置都没有发生改变,因此悬线仍保持竖直方向。
③碰撞前后悬线都保持竖直方向,因此碰撞过程中,悬线不可能给小球以水平方向的作用力,因此小球的水平速度不变。
④结论是:小球未参与滑块之间的完全非弹性碰撞,小球的速度保持为v 0 小结:由于碰撞中宏观无位移,所以在有些问题中,不是所有物体都参与了碰撞过程,在遇到具体问题时一定要注意分析与区别。
3、展示内容如下:在光滑水平面上,有A 、B 两个小球向右沿同一直线运动,取向右为正,两球的动量分别是p A =5kgm/s ,p B =7kgm/s ,如图所示,若能发生正碰,则碰后两球的动量增量△p A 、△p B 可能是 ( )A .△p A =-3kgm/s ;△pB =3kgm/s B .△p A =3kgm/s ;△p B =3kgm/sC .△p A =-10kgm/s ;△p B =10kgm/sD .△p A =3kgm/s ;△p B =-3kgm/s (1)提问:解决此类问题的依据是什么?归纳:①系统动量守恒;②系统的总动能不能增加;③系统总能量的减少量不能大于发生完全非弹性碰撞时的能量减少量;④碰撞中每个物体动量的增量方向一定与受力方向相同;⑤如碰撞后向同方向运动,则后面物体的速度不能大于前面物体的速度。
(2)提问:题目仅给出两球的动量,如何比较碰撞过程中的能量变化?(帮助学生回忆mp E k 22=的关系)(3)提问:题目没有直接给出两球的质量关系,如何找到质量关系? 要求学生认真读题,挖掘隐含的质量关系,即A 追上B 并相碰撞,所以: B A v v >,即 B A m m 75>,75<B A m m最后得到正确答案为A 4、展示内容如下:如图所示,质量为m 的小球被长为L 的轻绳拴住,轻绳的一端固定在O 点,将小球拉到绳子拉直并与水平面成θ角的位置上,将小球由静止释放,则小球经过最低点时的即时速度是多大?组织学生认真读题,并给三分钟思考时间。
(1)提问学生解答方法:可能出现的错误有:认为轻绳的拉力不做功,因此过程中机械能守恒,以最低点为重力势能的零点,则:221)sin 1(mv mgL =+θ得)sin 1(2θ+=gL v (2)引导学生分析物理过程第一阶段,小球做自由落体运动,直到轻绳位于水平面以下,与水平面成θ角的位置处为止.在这一阶段,小球只受重力作用,机械能守恒成立。
下一阶段,轻绳绷直,拉住小球做竖直面上的圆周运动,直到小球来到最低点,在此过程中,轻绳拉力不做功,机械能守恒成立。
提问:在第一阶段终止的时刻,小球的瞬时速度是什么方向?在下一阶段初始的时刻,小球的瞬时速度是什么方向?在学生找到这两个速度方向的不同后,要求学生解释其原因,总结归纳学生的解释,明确以下观点:在第一阶段终止时刻,小球的速度竖直向下,既有沿下一步圆周运动轨道切线方向(即与轻绳相垂直的方向)的分量,又有沿轨道半径方向(即沿轻绳方向)的分量.在轻绳绷直的一瞬间,轻绳给小球一个很大的冲量,使小球沿绳方向的动量减小到零,此过程很类似于悬挂轻绳的物体(例如天花板)与小球在沿绳的方向上发生了完全非弹性碰撞,由于天花板的质量无限大(相对小球),因此碰后共同速度趋向于零.在这个过程中,小球沿绳方向分速度所对应的一份动能全部损失了.因此,整个运动过程按机械能守恒来处理就是错误的.(3)要求学生重新写出正确的方程组221sin 2mv mgL =θθcos //v v = 22//21)sin 1(21v m mgL v '=-+θ 解得:)1sin 2(sin 23+-='θθgL v小结:很多实际问题都可以类比为碰撞,建立合理的碰撞模型可以很简洁直观地解决问题,下面继续看例题。
5、展示内容如下:如图所示,质量分别为mA 和mB 的滑块之间用轻质弹簧相连,水平地面光滑,m A 、m B 原来静止,在瞬间给m B 一很大的冲量,使m B 获得初速度v 0,则在以后的运动中,弹簧的最大势能是多少?(1)m A 、m B 与弹簧所构成的系统在下一步运动过程中能否类比为一个m A 、m B 发生碰撞的模型?(因系统水平方向动量守恒,所以可类比为碰撞模型) (2)当弹性势能最大时,系统相当于发生了什么样的碰撞?(势能最大,动能损失就最大,因此可建立完全非弹性碰撞模型)经过讨论,得到正确结论以后,要求学生据此而正确解答问题,得到结果为:)(22B A B A p m m v m m E +=教学资料一维弹性碰撞的普适性结论:新课标人教版选修3-5第15页讨论了一维弹性碰撞中的一种特殊情况(运动的物体撞击静止的物体),本文旨在在此基础之上讨论一般性情况,从而总结出普遍适用的一般性结论。
在一光滑水平面上有两个质量分别为1m 、2m 的刚性小球A 和B ,以初速度1v 、2v 运动,若它们能发生碰撞(为一维弹性碰撞),碰撞后它们的速度分别为'1v 和'2v 。
我们的任务是得出用1m 、2m 、1v 、2v 表达'1v 和'2v 的公式。
1v 、2v 、'1v 、'2v 是以地面为参考系的,将A 和B 看作系统。
由碰撞过程中系统动量守恒,有'22'112211v m v m v m v m +=+……①有弹性碰撞中没有机械能损失,有2'222'1122221121212121v m v m v m v m +=+……② 由①得()()'2221'11v v m v v m -=- 由②得()()2'2222212'11v v m v v m -=- 将上两式左右相比,可得2'21'1v v v v +=+ 即()12'1'2v v v v --=-或()21'2'1v v v v --=-……③ 碰撞前B 相对于A 的速度为1221v v v -=,碰撞后B 相对于A 的速度为'1'2'21v v v -=,同理碰撞前A 相对于B 的速度为2112v v v -=,碰撞后A 相对于B 的速度为'2'1'12v v v -=,故③式为21'21v v -=或12'12v v -=, 其物理意义是:碰撞后B 相对于A 的速度与碰撞前B 相对于A 的速度大小相等,方向相反;碰撞后A 相对于B 的速度与碰撞前A 相对于B 的速度大小相等,方向相反;故有:结论1:对于一维弹性碰撞,若以其中某物体为参考系,则另一物体碰撞前后速度大小不变,方向相反(即以原速率弹回)。
联立①②两式,解得()2112122'12m m v m m v m v +-+=……④()2121211'22m m v m m v m v +-+=……⑤下面我们对几种情况下这两个式子的结果做些分析。
若21m m =,即两个物体质量相等2'1v v = , 1'2v v = ,表示碰后A 的速度变为2v ,B 的速度变为1v 。
故有:结论2:对于一维弹性碰撞,若两个物体质量相等,则碰撞后两个物体互换速度(即碰后A 的速度等于碰前B 的速度,碰后B 的速度等于碰前A 的速度)。