2019-2020学年高中物理 第1章 1 碰撞课件 教科版选修3-5

第一章碰撞与动量守恒1．碰撞[学习目标]1.知道碰撞的特点.2.会用实验探究碰撞前后物体动能的变化．(重点)3.知道弹性碰撞和非弹性碰撞，会用能量的观点分析弹性碰撞和非弹性碰撞．(重点、难点)自主探新知预习一、碰撞现象做相对运动的两个(或几个)物体相遇而发生________，在很短的时间内，它们的________会发生显著变化，这一过程叫作碰撞．二、碰撞中动能的变化两物体相碰，它们的________将发生变化．对于不同情况下的碰撞，____变化的情况不同．相互作用运动状态运动状态动能三、碰撞的分类按照碰撞前后两物体总动能是否变化，可将碰撞分为________和__________两类．1．弹性碰撞碰撞前后系统总动能____，这种碰撞称为弹性碰撞．弹性碰撞非弹性碰撞不变2．非弹性碰撞碰撞后的系统总动能______，有一部分____转化为其他形式的能量，这种碰撞称为非弹性碰撞．3．完全非弹性碰撞在非弹性碰撞中，如果两物体碰后________，以相同的速度运动，这种碰撞称为完全非弹性碰撞．减小了动能粘在一起1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)发生碰撞的两个物体的运动方向一定都发生变化．()(2)两个物体之间发生碰撞后，它们的运动方向可能相同．()(3)碰撞只能是两个物体之间发生的相互作用．()(4)弹性碰撞过程中，物体的总机械能守恒．()(5)两辆汽车迎面相撞属于弹性碰撞．()×√×√×2．(多选)碰撞现象的主要特点有()A．物体相互作用时间短B．物体相互作用前速度很大C．物体相互作用后速度很大D．物体间相互作用力远大于外力AD[碰撞过程发生的作用时间很短，作用力很大，远大于物体受到的外力，与物体作用前后的速度大小无关，故A、D正确．]3．(多选)下面对于碰撞的理解，正确的是()A．碰撞是指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显著变化的过程B．在碰撞现象中，一般来说物体所受的外力作用可以忽略C．正、负离子碰撞后共同组成分子的现象属于完全非弹性碰撞D．根据碰撞过程中动能是否守恒，碰撞可分为正碰和斜碰ABC[碰撞的主要特点是：相互作用时间短，作用力峰值大，因而其他外力可以忽略不计，在极短时间内物体的运动状态发生明显变化，故A、B对；根据碰撞前后动能是否变化，碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞，其中动能不变的碰撞称为弹性碰撞，故C对，D错．]合作攻重难探究对碰撞的理解碰撞的特点1．时间特点：碰撞现象中，相互作用的时间极短，相对物体运动的全过程可忽略不计．2．相互作用力特点：在碰撞过程中，系统的内力远大于外力．3．位移特点：在碰撞过程中，由于在极短的时间内物体的速度发生突变，物体发生的位移极小，可认为碰撞前后物体处于同一位置．【例1】(多选)钢球A以一定的速度沿光滑水平面向静止于前面的另一相同大小的钢球B运动，下列对两球相互作用过程说法正确的是()A．两球相互作用的过程始终没有动能的损失B．钢球A减速运动时，系统动能不变C．两球速度相等的瞬间，系统动能最小D．两球速度相等的瞬间，系统势能最大CD[两球相互作用过程中，由于存在相互作用的弹力，两球均发生形变，有弹性势能，系统动能有损失，两球速度相等瞬间，系统动能损失最大，弹性势能最大．]处理碰撞问题的几点提醒(1)作用时间很短．(2)运动状态变化显著．(3)位移变化非常小．1．(多选)下列关于碰撞的说法正确的是()A．碰撞是指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．碰撞发生后，两物体一定在同一直线运动C．如果碰撞前后动能保持不变，这样的碰撞叫作弹性碰撞D．微观粒子的相互作用由于不发生直接接触，所以不能称其为碰撞AC[碰撞是十分普遍的现象，它是相对运动的物体相遇时发生的一种现象，若正碰，则碰后两物体在一条直线上运动，若动能保持不变，则碰撞为弹性碰撞，若有动能损失，则为非弹性碰撞，若碰后粘在一起运动，则为完全非弹性碰撞，微观粒子的相互作用同样具有极短时间内运动状态发生显著变化的特点，所以仍然是碰撞，故选项A、C正确．]碰撞中动能的变化1．实验装置：气垫导轨、数字计时器(如图丙所示)．导轨上附有滑块和光电门，如图甲所示．滑块上装有挡光条和弹簧片，如图乙所示．2．探究过程(1)先用天平测出带弹簧片的滑块1、滑块2的质量m1、m2，然后用手推动滑块1使其获得初速度v1，与静止的滑块2发生正碰，测定碰撞前、后两滑块的速度大小，并算出两滑块碰撞前、后的动能Ek1、Ek2和E′k1、E′k2，比较Ek1＋Ek2和E′k1＋E′k2的大小．(2)换用不带弹簧片的两滑块重复实验(1)．(3)将滑块上的弹簧片换成橡皮泥，使有橡皮泥的两端正对，重复实验(1)．3．实验结论对于不同的碰撞情况，动能的变化情况不同，在第一种情况下，两滑块碰撞前、后的动能之和大致不变，在第二、三种情况下，碰后两滑块的动能之和变小了，而第三种情况动能损失的更多．【例2】某同学利用气垫导轨做“探究碰撞前、后物体动能变化”的实验，气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成．(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③接通光电计时器；④把滑块2静止放在气垫导轨的中间；⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧有固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门后依次被制动；⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间：滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1＝10.01ms，通过光电门2的挡光时间Δt2＝49.99ms，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3＝8.35ms；⑧测出挡光片的宽度d＝5mm，测得滑块1(包括撞针)的质量为m1＝300g，滑块2(包括弹簧)质量为m2＝200g；(2)数据处理与实验结论：①实验中气垫导轨的作用是：A.____________，B．________.②碰撞前滑块1的速度v1为________m/s；碰撞后滑块1的速度v2为________m/s；滑块2的速度v3为________m/s；(结果保留两位有效数字)③碰撞前两滑块的总动能Ek1＝________J，碰撞后两滑块的总动能Ek2＝________J，Ek1________Ek2(选填“＞”“＝”或“＜”)．[解析](2)①A.大大减小了滑块和导轨之间的摩擦力．B．保证两个滑块的碰撞是正碰．②滑块1碰撞前的速度v1＝dΔt1＝5×10－310.01×10－3m/s≈0.50m/s；滑块1碰撞后的速度v2＝dΔt2＝5×10－349.99×10－3m/s≈0.10m/s；滑块2碰撞后的速度v3＝dΔt3＝5×10－38.35×10－3m/s≈0.60m/s；③碰撞前的总动能Ek1＝12m1v21＝0.0375J碰撞后的总动能Ek2＝12m1v22＋12m2v23＝0.0375J所以碰撞前后总动能相等．[答案](2)①A.大大减小了滑块和导轨之间的摩擦力B．保证两个滑块的碰撞是正碰②0.500.100.60③0.03750.0375＝(1)利用气垫导轨探究碰撞时，一定要保证碰撞的两物体“水平”和“正碰”．(2)只有弹性碰撞时，碰撞前、后动能之和保持不变，一般情况下的碰撞总动能要减小．2．如图甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸带，当甲车获得水平向右的速度时，随即启动打点计时器．甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况，如图乙所示．电源频率为50Hz，则碰撞前甲车速度大小为________m/s，碰撞后两车的共同速度大小为________m/s.[解析]碰撞前Δx＝1.20cm，碰撞后Δx′＝0.80cm，T＝0.02s，由v＝xt计算．[答案]0.600.40对碰撞分类的认识和理解弹性碰撞与非弹性碰撞的区别弹性碰撞非弹性碰撞碰后形变情况完全恢复不能完全恢复能量损失情况没有能量损失，碰撞前后系统的动能相等一部分动能转变为其他形式的能，碰撞前后系统的动能不再相等[名师提醒]两种碰撞的本质区别是碰撞前后系统动能是否守恒．现实生活中的碰撞，多数是非弹性碰撞．乒乓球拍击打乒乓球、网球拍击打网球、台球间的碰撞可近似看作弹性碰撞．【例3】如图所示，两小球在同一轨道槽内发生了碰撞，两小球都是弹性小球，则它们的碰撞属于()A．完全非弹性碰撞B．弹性碰撞C．非弹性碰撞D．碰撞前后动能保持不变B[两小球都是弹性小球，属于弹性碰撞，故选项B正确．](1)弹性碰撞是一种理想化碰撞，现实中的多数碰撞实际上都属于非弹性碰撞．(2)当两物体碰撞后不再分开，此时系统动能损失最大，称为完全非弹性碰撞．课堂小结知识网络1.碰撞现象的定义.2.碰撞中动能的变化探究.3.碰撞的分类：弹性碰撞和非弹性碰撞.当堂固双基达标1．(多选)两个物体发生碰撞()A．碰撞中一定产生了内能B．碰撞前后，组成系统的动能可能不变C．碰撞前后，系统的总动能可能增大D．碰撞前后，系统的总动能可能减小BD[若两物体发生弹性碰撞，系统的总动能不变；若发生的是非弹性碰撞，系统的总动能会减小，但无论如何，总动能不会增加，所以B、D正确，A、C错误．]2．(多选)在利用气垫导轨探究碰撞中的动能变化时，下列哪些因素可导致实验误差()A．导轨安放不水平B．小车上挡光条倾斜C．两小车质量不相等D．两小车碰后连在一起AB[导轨安放不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误差；挡光条倾斜会导致挡光条宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，使计算速度出现误差．故本题应选A、B.]3.如图所示，物体A静止在光滑的水平面上，A的左边固定有轻质弹簧，与A质量相等的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞，A、B始终沿同一直线运动，则A、B组成的系统动能损失最大的时刻是________(围绕速度来回答)．[解析]当B触及弹簧后减速，而物体A加速，当A、B两物体速度相等时，A、B间距离最小，弹簧压缩量最大，弹性势能最大．由能量守恒定律可知系统损失的动能最多．[答案]A和B的速度相等时