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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)

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1、16.4碰撞碰撞習(xí)習(xí) 題題 課課復(fù)習(xí):碰撞的分類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)能沒有動(dòng)能沒有損失損失動(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、宏觀宏觀物體物體-碰撞碰撞 微觀微觀物體物體-散射散射 散射 彈性碰撞 動(dòng)量動(dòng)量守恒,守恒,動(dòng)能沒有動(dòng)能沒有損失損失111122m vm vm v222111122

2、111222m 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的小車靜止于光滑水平面上的小車靜止于光滑水平面上,車上有一光滑的弧形軌道,另一質(zhì)量為,車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方向進(jìn)入軌道,則當(dāng)小水平初速沿軌道的右端的切線方向進(jìn)入軌道,則當(dāng)小球再次從軌道的右端離開軌道后,將作(球再次從軌道的右端離開軌道后,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)

3、動(dòng);C C自由落體運(yùn)動(dòng);自由落體運(yùn)動(dòng); D D無法確定無法確定. .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的滑車靜止于的滑車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,當(dāng)小球上行再返回并脫離滑車時(shí),以水平?jīng)_上滑車,當(dāng)小球上行再返回并脫離滑車時(shí),以下說法正確的是:下說法正確的是: ( ) 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

4、向右作平拋運(yùn)動(dòng)B C D例例2、一、碰撞問題遵循的原則,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.在沒有外力的情況下在沒有外力的情況下,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

5、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運(yùn)動(dòng),右沿同一直線運(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運(yùn)動(dòng)

6、,在光滑平面上沿同一直線運(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

7、均滿足動(dòng)量守恒條均滿足動(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不滿足動(dòng)量守不滿足動(dòng)量守恒條件,錯(cuò)誤;選項(xiàng)恒條件,錯(cuò)誤;選項(xiàng)D D滿足動(dòng)量守恒條件,滿足動(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,在同一直線上運(yùn)動(dòng)在同一直線上運(yùn)動(dòng),選定向右為正方向選定向右為

8、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

9、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)能不增加滿足Eka+EkbEka+Ekb例例6在一條直線上相向運(yùn)動(dòng)的甲、乙兩個(gè)小球,它在一條直線上相向運(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

10、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)”等一類臨界問題,求解的等一類臨界問題,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

11、,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 靠近的靠近的過程中過程中( (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

12、車平面上的小車 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,設(shè)小球不能越過滑塊,則小球到達(dá)滑塊上向滑塊滾來,設(shè)小球不能越過滑塊,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,

13、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),通過一長(zhǎng)為通過一長(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 上升最高不超過水平桿上升最高不超過水平桿) ),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

14、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,ab

15、cabc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)過半圓的最高點(diǎn)經(jīng)過半圓的最高點(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,

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