人教版 高二物理 選修3-5 第十六章：16.4碰撞習(xí)題課(共24張PPT)

16.4碰撞碰撞習(xí)習(xí) 題題 課課復(fù)習(xí)：碰撞的分類(lèi)1、按碰撞前后、按碰撞前后速度方向速度方向的關(guān)系分的關(guān)系分正碰正碰斜碰斜碰2、按、按能量損失能量損失的情況的情況分彈 性 碰 撞彈 性 碰 撞 ：非 彈 性 碰 撞非 彈 性 碰 撞 ：完全非彈性碰撞：完全非彈性碰撞：動(dòng)量動(dòng)量守恒，守恒，動(dòng)能沒(méi)有動(dòng)能沒(méi)有損失損失動(dòng)量動(dòng)量守恒，守恒，動(dòng)能有動(dòng)能有損失損失動(dòng)量動(dòng)量守恒，守恒，動(dòng)能損失最大動(dòng)能損失最大3、按、按粒子的大小粒子的大小情況情況分、宏觀(guān)宏觀(guān)物體物體-碰撞碰撞 微觀(guān)微觀(guān)物體物體-散射散射 散射 彈性碰撞 動(dòng)量動(dòng)量守恒，守恒，動(dòng)能沒(méi)有動(dòng)能沒(méi)有損失損失111122m vm vm v222111122111222m vm vm v121112()mmvvmm121122mvvmm4、彈性正碰規(guī)律：情景三：情景三：質(zhì)量相等，交換速度；大碰小，一起跑；小碰大，要反彈例例1.1.如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m m的小車(chē)靜止于光滑水平面上的小車(chē)靜止于光滑水平面上，車(chē)上有一光滑的弧形軌道，另一質(zhì)量為，車(chē)上有一光滑的弧形軌道，另一質(zhì)量為m m的小球以的小球以水平初速沿軌道的右端的切線(xiàn)方向進(jìn)入軌道，則當(dāng)小水平初速沿軌道的右端的切線(xiàn)方向進(jìn)入軌道，則當(dāng)小球再次從軌道的右端離開(kāi)軌道后，將作（球再次從軌道的右端離開(kāi)軌道后，將作（ ） A A向左的平拋運(yùn)動(dòng)；向左的平拋運(yùn)動(dòng)； B B向右的平拋運(yùn)動(dòng)；向右的平拋運(yùn)動(dòng)；C C自由落體運(yùn)動(dòng)；自由落體運(yùn)動(dòng)； D D無(wú)法確定無(wú)法確定. .mmVo C v0Mm 帶有帶有1/4光滑圓弧軌道質(zhì)量為光滑圓弧軌道質(zhì)量為M的滑車(chē)靜止于的滑車(chē)靜止于光滑水平面上，如圖示，一質(zhì)量為光滑水平面上，如圖示，一質(zhì)量為m的小球以速度的小球以速度v0水平?jīng)_上滑車(chē)，當(dāng)小球上行再返回并脫離滑車(chē)時(shí)，以水平?jīng)_上滑車(chē)，當(dāng)小球上行再返回并脫離滑車(chē)時(shí)，以下說(shuō)法正確的是：下說(shuō)法正確的是： （ ） A.小球一定水平向左作平拋運(yùn)動(dòng)小球一定水平向左作平拋運(yùn)動(dòng) B.小球可能水平向左作平拋運(yùn)動(dòng)小球可能水平向左作平拋運(yùn)動(dòng) C.小球可能作自由落體運(yùn)動(dòng)小球可能作自由落體運(yùn)動(dòng) D.小球可能水平向右作平拋運(yùn)動(dòng)小球可能水平向右作平拋運(yùn)動(dòng)B C D例例2、一、碰撞問(wèn)題遵循的原則，也是列方程的依據(jù).1. 遵循遵循動(dòng)量守恒定律定律:2. 能量不會(huì)增加.3. 物體物體位置不變.4. 碰撞碰撞只發(fā)生一次.內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力.在沒(méi)有外力的情況下在沒(méi)有外力的情況下,不是分離就是共同運(yùn)動(dòng)不是分離就是共同運(yùn)動(dòng). .但速度改變并但速度改變并符合實(shí)際符合實(shí)際.即p1+p2=p1+p2即Ek1+Ek2Ek1+Ek2碰前兩物體碰前兩物體同向同向運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)，v v后后v v前前，碰撞后，碰撞后，v v前前vv后后. .碰前碰前相向相向運(yùn)動(dòng)，碰后，方向運(yùn)動(dòng)，碰后，方向不可能都不改變不可能都不改變或或均為均為零零. .質(zhì)量相等的質(zhì)量相等的A、B兩球在光滑水平面上均向兩球在光滑水平面上均向右沿同一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，右沿同一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，A球的動(dòng)量為球的動(dòng)量為pA9 kgm/s，B球的動(dòng)量為球的動(dòng)量為pB3 kgm/s，當(dāng)，當(dāng)A球追上球追上B球時(shí)發(fā)球時(shí)發(fā)生碰撞，則碰后生碰撞，則碰后A、B兩球的動(dòng)量可能值是兩球的動(dòng)量可能值是()ApA6 kgm/s，pB6 kgm/sBpA8 kgm/s，pB4 kgm/sCpA2 kgm/s，pB14 kgm/sDpA4 kgm/s，pB17 kgm/s例例4 4、甲、乙兩鐵球質(zhì)量分別是、甲、乙兩鐵球質(zhì)量分別是m m1 1=1 kg=1 kg，m m2 2=2 =2 kgkg，在光滑平面上沿同一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在光滑平面上沿同一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng), ,速度分別速度分別是是v v1 1=6 m/s=6 m/s、v v2 2=2 m/s=2 m/s. .甲追上乙發(fā)生正碰后甲追上乙發(fā)生正碰后兩物體的速度有可能是兩物體的速度有可能是( )( )A.vA.v1 1=7 m/s=7 m/s，vv2 2=1.5 m/s=1.5 m/sB.vB.v1 1=2 m/s=2 m/s，vv2 2=4 m/s=4 m/sC.vC.v1 1=3.5 m/s=3.5 m/s，vv2 2=3 m/s=3 m/sD.vD.v1 1=4 m/s=4 m/s，vv2 2=3 m/s=3 m/s【解析【解析】選選B.B.選項(xiàng)選項(xiàng)A A和和B B均滿(mǎn)足動(dòng)量守恒條均滿(mǎn)足動(dòng)量守恒條件，但選項(xiàng)件，但選項(xiàng)A A碰后總動(dòng)能大于碰前總動(dòng)能，碰后總動(dòng)能大于碰前總動(dòng)能，選項(xiàng)選項(xiàng)A A錯(cuò)誤、錯(cuò)誤、B B正確；選項(xiàng)正確；選項(xiàng)C C不滿(mǎn)足動(dòng)量守不滿(mǎn)足動(dòng)量守恒條件，錯(cuò)誤；選項(xiàng)恒條件，錯(cuò)誤；選項(xiàng)D D滿(mǎn)足動(dòng)量守恒條件，滿(mǎn)足動(dòng)量守恒條件，且碰后總動(dòng)能小于碰前總動(dòng)能，但碰后甲且碰后總動(dòng)能小于碰前總動(dòng)能，但碰后甲球速度大于乙球速度，不合理，選項(xiàng)球速度大于乙球速度，不合理，選項(xiàng)D D錯(cuò)錯(cuò)誤誤. .故應(yīng)選故應(yīng)選B.B.例例5.如圖所示如圖所示,在光滑水平面上有直徑相同的在光滑水平面上有直徑相同的a b兩兩球球,在同一直線(xiàn)上運(yùn)動(dòng)在同一直線(xiàn)上運(yùn)動(dòng),選定向右為正方向選定向右為正方向,兩球的兩球的動(dòng)量分別為動(dòng)量分別為pa=6 kgm/s,pb=-4 kgm/s,當(dāng)兩球當(dāng)兩球相碰之后相碰之后,兩球的動(dòng)量可能值為兩球的動(dòng)量可能值為( ) A.pa=-6 kgm/s,pb=4 kgm/s B.pa=-6 kgm/s,pb=8 kgm/s C.pa=-4 kgm/s,pb=6 kgm/s D.pa=2 kgm/s,pb=0碰前系統(tǒng)的動(dòng)能碰后B選項(xiàng)的系統(tǒng)的動(dòng)能為所以B選項(xiàng)碰后系統(tǒng)動(dòng)能大于碰前系統(tǒng)動(dòng)能,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤.D選項(xiàng)碰后a球速度不為零且向右,還要與b球發(fā)生第二次碰撞與實(shí)際情況不符,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤.2218822abababppmmmm22183222abababppmmmm答案答案:C解析:由動(dòng)量守恒定律pa+pb=pa+pb,可知A選項(xiàng)動(dòng)量不守恒,A選項(xiàng)錯(cuò)誤,在碰撞中動(dòng)能不增加滿(mǎn)足Eka+EkbEka+Ekb例例6在一條直線(xiàn)上相向運(yùn)動(dòng)的甲、乙兩個(gè)小球，它在一條直線(xiàn)上相向運(yùn)動(dòng)的甲、乙兩個(gè)小球，它們的動(dòng)能相等，已知甲球的質(zhì)量大于乙球的質(zhì)量，們的動(dòng)能相等，已知甲球的質(zhì)量大于乙球的質(zhì)量，它們正碰后可能發(fā)生的情況是它們正碰后可能發(fā)生的情況是()A甲球停下，乙球反向運(yùn)動(dòng)甲球停下，乙球反向運(yùn)動(dòng)B甲球反向運(yùn)動(dòng)，乙球停下甲球反向運(yùn)動(dòng)，乙球停下C甲、乙兩球都反向運(yùn)動(dòng)甲、乙兩球都反向運(yùn)動(dòng)D甲、乙兩球都反向運(yùn)動(dòng)，且動(dòng)能仍相等甲、乙兩球都反向運(yùn)動(dòng)，且動(dòng)能仍相等解析：解析：選選AC.由由p22mEk知，甲球的動(dòng)量大于乙球知，甲球的動(dòng)量大于乙球的動(dòng)量，所以總動(dòng)量的方向應(yīng)為甲球的初動(dòng)量的方的動(dòng)量，所以總動(dòng)量的方向應(yīng)為甲球的初動(dòng)量的方向，可以判斷向，可以判斷A、C正確正確二二碰撞中的臨界問(wèn)題相互作用的兩個(gè)物體在很多情況下可當(dāng)做碰撞處理，那么相互作用的兩個(gè)物體在很多情況下可當(dāng)做碰撞處理，那么對(duì)相互作用中兩物體相距對(duì)相互作用中兩物體相距恰恰“最近最近”、相距、相距恰恰“最遠(yuǎn)最遠(yuǎn)”或或恰上恰上升到升到“最高點(diǎn)最高點(diǎn)”等一類(lèi)臨界問(wèn)題，求解的等一類(lèi)臨界問(wèn)題，求解的關(guān)鍵都是關(guān)鍵都是“速度相速度相等等”，相當(dāng)于，相當(dāng)于完全非彈性完全非彈性碰撞模型具體分析如下：碰撞模型具體分析如下：(1)在圖 中，光滑水平面上的 A 物體以速度 v 去撞擊靜止的 B 物體，A、B 兩物體相距最近時(shí)，兩物體速度必定相等，此時(shí)彈簧最短，其壓縮量最大(2)(2)在圖中，光滑水平面上有兩個(gè)帶在圖中，光滑水平面上有兩個(gè)帶同種電荷同種電荷的的物體物體 A A、B B，當(dāng)其中一個(gè)，當(dāng)其中一個(gè) A A 以速度以速度 v v 向向靜止靜止的另一個(gè)的另一個(gè) B B 靠近的靠近的過(guò)程中過(guò)程中( (設(shè)設(shè) A A、B B 不會(huì)接觸不會(huì)接觸) )，當(dāng)兩者相距，當(dāng)兩者相距最近時(shí)最近時(shí)，二者，二者速度必定速度必定相等相等(3)(3)在圖中，物體在圖中，物體 A A 以速度以速度 v v0 0滑上靜止在光滑水滑上靜止在光滑水平面上的小車(chē)平面上的小車(chē) B B，當(dāng)，當(dāng) A A 在在 B B 上滑行的上滑行的距離最遠(yuǎn)距離最遠(yuǎn)時(shí)，時(shí)，A A、B B 相對(duì)靜相對(duì)靜止止，A A、B B 兩物體的兩物體的速度必定相等速度必定相等(4)(4)在圖中，質(zhì)量為在圖中，質(zhì)量為 M M 的滑塊靜止在光滑水平面的滑塊靜止在光滑水平面上，滑塊的光滑弧面底部與桌面相切，一個(gè)質(zhì)量為上，滑塊的光滑弧面底部與桌面相切，一個(gè)質(zhì)量為 m m 的小球以的小球以速度速度 v v0 0 向滑塊滾來(lái)，設(shè)小球不能越過(guò)滑塊，則小球到達(dá)滑塊上向滑塊滾來(lái)，設(shè)小球不能越過(guò)滑塊，則小球到達(dá)滑塊上的的最高點(diǎn)時(shí)最高點(diǎn)時(shí)( (即小球的即小球的豎直速度為零豎直速度為零) )，兩物體的速度，兩物體的速度必定相等必定相等( (方向?yàn)樗较蛴曳较驗(yàn)樗较蛴? )(5)(5)在圖中，光滑水平桿上有一質(zhì)量為在圖中，光滑水平桿上有一質(zhì)量為 m m 的環(huán)，的環(huán)，通過(guò)一長(zhǎng)為通過(guò)一長(zhǎng)為 L L 的輕繩與的輕繩與 M M 相連，現(xiàn)給相連，現(xiàn)給 M M 以瞬時(shí)水平速度以瞬時(shí)水平速度 v v0 0.(.(設(shè)設(shè)M M 上升最高不超過(guò)水平桿上升最高不超過(guò)水平桿) )，則，則 M M 上升最高時(shí)上升最高時(shí)，m m、M M 速度必定速度必定相等相等圖 1649(1)1)A A 物體獲得的最大速度；物體獲得的最大速度；(2)(2)彈簧壓縮最大時(shí)彈簧壓縮最大時(shí) B B 物體的速度物體的速度例例8 8、 用輕彈簧相連的質(zhì)量均為用輕彈簧相連的質(zhì)量均為 m m2 kg 2 kg 的的 A A、B B 兩兩物體都以物體都以v v6 6 m/sm/s 的速度在光滑的水平地面上運(yùn)動(dòng)，的速度在光滑的水平地面上運(yùn)動(dòng)，彈簧處于原長(zhǎng)，質(zhì)量彈簧處于原長(zhǎng)，質(zhì)量 M M4 kg 4 kg 的物體的物體 C C 靜止在前方，靜止在前方，如圖如圖 所示所示B B 與與C C 碰撞后兩者黏在一起運(yùn)動(dòng)，在以后碰撞后兩者黏在一起運(yùn)動(dòng)，在以后的運(yùn)動(dòng)中，求：的運(yùn)動(dòng)中，求：(1)(1)當(dāng)彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)物體當(dāng)彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)物體 A A 的速度；的速度；(2)(2)彈性勢(shì)能的最大值彈性勢(shì)能的最大值例例9 9、如圖所示，、如圖所示，abcabc是光滑的軌道，其中是光滑的軌道，其中abab是水平的，是水平的，bcbc為與為與abab相切的位于豎直平面內(nèi)的半圓，半徑相切的位于豎直平面內(nèi)的半圓，半徑R=0.30 m.R=0.30 m.質(zhì)量質(zhì)量m=0.20 kgm=0.20 kg的小球的小球A A靜止在軌道上，另一質(zhì)量靜止在軌道上，另一質(zhì)量M=0.60 M=0.60 kgkg、速度為、速度為v v0 0=5.5 m/s=5.5 m/s的小球的小球B B與小球與小球A A正碰正碰. .已知相碰已知相碰后小球后小球A A經(jīng)過(guò)半圓的最高點(diǎn)經(jīng)過(guò)半圓的最高點(diǎn)c c落到軌道上距落到軌道上距b b點(diǎn)為點(diǎn)為 處，重力加速度處，重力加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2，求：碰撞結(jié)束時(shí)，小球，求：碰撞結(jié)束時(shí)，小球A A和和B B的速度的大小的速度的大小. .L 4 2R【解析【解析】A A球平拋球平拋，故：故：由由機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒知：知：得碰撞結(jié)束時(shí)，小球得碰撞結(jié)束時(shí)，小球A A速度：速度：v vA A=6 m/s=6 m/s由由動(dòng)量守恒動(dòng)量守恒：MvMv0 0=mv=mvA A+Mv+MvB B小球小球B B速度：速度：v vB B=3.5 m/s=3.5 m/scc4RLv tvg，cgvL4R22cA11mv2mgRmv22，