1、 高考试题贴近生活高考试题贴近生活,联系实际考查弹性碰撞及完全非联系实际考查弹性碰撞及完全非弹性碰撞的特点及规律的应用弹性碰撞的特点及规律的应用,试题综合强试题综合强,对能力要求对能力要求高。高。16.4 碰撞碰撞生活中的各种碰撞现象生活中的各种碰撞现象1.1.碰撞的含义碰撞的含义 碰撞是一种物理现象碰撞是一种物理现象,是指相对运动的物体相遇时产生相互作用是指相对运动的物体相遇时产生相互作用,在极短的时间内它们的运动状态发在极短的时间内它们的运动状态发生显著变化的过程。生显著变化的过程。2.2.碰撞的特点碰撞的特点 (1)(1)碰撞相互作用时间很短碰撞相互作用时间很短,相互作用力很大相互作用力
2、很大,满足满足F F内内F F外外,故故碰撞过程动量守恒碰撞过程动量守恒。(2)(2)碰撞过程速度可在短暂时间内发生改变碰撞过程速度可在短暂时间内发生改变,但物体没有位移但物体没有位移,即位移为即位移为0 0。(3)(3)碰撞后系统总动能碰撞后系统总动能不会增加不会增加。一、碰撞一、碰撞特别提醒：特别提醒：爆炸也可以按碰撞现象来处理爆炸也可以按碰撞现象来处理,但它们间的明显区别是碰撞系统总动能不会增加但它们间的明显区别是碰撞系统总动能不会增加,还可能减少还可能减少;而爆炸由于而爆炸由于有化学能有化学能(炸药的能量炸药的能量)转化为动能转化为动能,所以系统总动能会增加。所以系统总动能会增加。3.
3、3.分析碰撞问题的分析碰撞问题的“三个原则三个原则”(1)(1)碰撞过程中碰撞过程中,碰撞双方构成的系统碰撞双方构成的系统,总动量应该守恒；总动量应该守恒；(2)(2)碰撞结束时碰撞结束时,碰撞双方构成的系统碰撞双方构成的系统,总动能不会增加；总动能不会增加；(3(3)速度要符合情景（速度要合理）速度要符合情景（速度要合理）一、碰撞一、碰撞a.a.若碰前两物体同向运动，则应有若碰前两物体同向运动，则应有v v后后 v v前前，否则无法实现碰撞。，否则无法实现碰撞。碰后在前的物体速度一定增大，碰后在前的物体速度一定增大，若碰后两物体仍同向运动，则应有若碰后两物体仍同向运动，则应有v v前前 v
4、v后后 ，否则碰撞没有结束。，否则碰撞没有结束。b.b.若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若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，除非两物体碰撞后速度均为，除非两物体碰撞后速度均为零。零。一、碰撞一、碰撞例例1.1.（多选）（多选）在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞，下列现象可能在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞，下列现象可能的是（的是（）A A若两球质量相同，碰后以某一相等速率互相分开若两球质量相同，碰后以某一相等速率互相分开 B B若两球质量相同，碰后以某一相等速率同向而行若两球质量相同，碰后以某一
5、相等速率同向而行 C C若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开 D D若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行AD一、碰撞一、碰撞变式变式.质量相等的质量相等的A A、B B两球在光滑水平面两球在光滑水平面上上均向右均向右沿沿同一直线运动，同一直线运动，A A球球的的动量动量为为P PA A9 9kgkg m/sm/s，B B球球的的动量动量为为P PB B3 3kgkg m/sm/s，当，当A A球球追上追上B B球球时时发生碰撞发生碰撞，则则碰撞碰撞后后A A、B B两球的动量可能是（）两球的动量可能
6、是（）A AP PA A6kg6kg m/sm/s，P PB B6kg6kg m/sm/s B BP PA A8 8kgkg m/sm/s，P PB B4 4kgkg m/sm/s C CP PA A2 2kgkg m/sm/s，P PB B14kg14kg m/sm/s D DP PA A4 4kgkg m/sm/s，P PB B17kg17kg m/sm/sA二、弹性碰撞和非弹性碰撞二、弹性碰撞和非弹性碰撞 二、弹性碰撞和非弹性碰撞二、弹性碰撞和非弹性碰撞m1m2弹性碰撞的常见模型：弹性碰撞的常见模型：“一动碰一静一动碰一静”1 11 122mvmvm v2221 11 122111222
7、mvmvm vm1m2二、弹性碰撞和非弹性碰撞二、弹性碰撞和非弹性碰撞例例2.2.一一粒子与一质量数为粒子与一质量数为A A（A A4 4）的原子核发生弹性正碰若碰）的原子核发生弹性正碰若碰前原子核静止，则碰撞前与碰撞后前原子核静止，则碰撞前与碰撞后粒子的速率之比为（）粒子的速率之比为（）D二、弹性碰撞和非弹性碰撞二、弹性碰撞和非弹性碰撞 变式变式.如图所示，质量如图所示，质量m m1 13kg3kg，速度，速度v v1 12m/s2m/s的小球，与质量的小球，与质量m m2 21kg1kg，速度，速度v v2 24m/s4m/s的小球发生正碰，的小球发生正碰，以下情况以下情况表示小球发生弹性
8、碰撞表示小球发生弹性碰撞的是（的是（v v1 1、v v2 2分别对应碰后的速度）（）分别对应碰后的速度）（）A Av v1 11m/s1m/s、v v2 2 5m/s5m/s B Bv v1 1 2m/s2m/s、v v2 2 5 5m/sm/s C Cv v1 1 1m/s1m/s、v v2 2 5m/s5m/s D D v v1 1 0.50.5m/sm/s、v v2 2 0.5m/s0.5m/sA二、弹性碰撞和非弹性碰撞二、弹性碰撞和非弹性碰撞二、弹性碰撞和非弹性碰撞二、弹性碰撞和非弹性碰撞二、弹性碰撞和非弹性碰撞二、弹性碰撞和非弹性碰撞3.3.碰撞的分类碰撞的分类按按机械能机械能是守
9、恒分类是守恒分类弹性碰撞弹性碰撞动量守恒动量守恒,机械能机械能守恒守恒非弹性碰撞非弹性碰撞动量守恒动量守恒,机械能机械能有损失有损失完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞动量守恒动量守恒,机械能机械能损失最大损失最大按按碰撞前后动量是否碰撞前后动量是否共线分类共线分类对心碰撞对心碰撞(正碰正碰)碰撞碰撞前后速度共线前后速度共线.非非对心碰撞对心碰撞(斜碰斜碰)碰撞碰撞前后速度不共线前后速度不共线二、弹性碰撞和非弹性碰撞二、弹性碰撞和非弹性碰撞例例4 4.如如图所示三个小球质量均为图所示三个小球质量均为m m，B B、C C两球用轻弹簧连接后放在光两球用轻弹簧连接后放在光滑水平面上，滑水平面上，A A球以
10、速度球以速度v v0 0沿沿B B、C C两球的球心连线向两球的球心连线向B B球运动，碰后球运动，碰后A A、B B两球粘在一起问：两球粘在一起问：（1 1）A A、B B两球两球刚粘合刚粘合在一起时的速度是多大？在一起时的速度是多大？（2 2）弹簧压缩至最短时三个小球的速度是多大？）弹簧压缩至最短时三个小球的速度是多大？（3 3）弹簧压缩至最短时弹簧的弹性势能）弹簧压缩至最短时弹簧的弹性势能E EP P二、弹性碰撞和非弹性碰撞二、弹性碰撞和非弹性碰撞1.1.对心碰撞和非对心碰撞对心碰撞和非对心碰撞 两球碰撞时两球碰撞时,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前球的运动速度与
11、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碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线条直线,这种碰撞称为这种碰撞称为正碰正碰,也叫也叫对心碰撞对心碰撞.如图所示：如图所示：发生正碰的两个物体发生正碰的两个物体,碰撞前后的速度都沿同一条直线碰撞前后的速度都沿同一条直线,它们的动量也都沿这条直线它们的动量也都沿这条直线,在这个方向上动量在这个方向上动量守恒。守恒。在在高中阶段一般只研究正碰高中阶段一般只研究正碰的情况。的情况。三、对心碰撞、非对心碰撞和散射三、对心碰撞、非对心碰撞和散射 (2)(2)非对心碰撞非对心碰撞 一个运动的球与一个静止的球碰撞一个运动的球与一个静止的球碰撞,如果碰撞之
12、前球的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上如果碰撞之前球的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上,碰碰撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线.这种碰撞称为这种碰撞称为非对心碰撞非对心碰撞,也叫斜碰也叫斜碰.如图所示：如图所示：发生非对心碰撞的两个小球发生非对心碰撞的两个小球,可以可以将小球速度沿球心连线和垂直球心连线两个方向分解将小球速度沿球心连线和垂直球心连线两个方向分解,在这两个方向在这两个方向上应用动量守恒定律列式求解。上应用动量守恒定律列式求解。三、三、对心碰撞、非对心碰撞和散射对心碰撞、非对心碰撞和散射2.2.微观粒子之间的碰撞微观粒子之间
13、的碰撞散射散射 在粒子物理和核物理中在粒子物理和核物理中,常常使一束粒子射入物体常常使一束粒子射入物体,粒子与物体中粒子与物体中的粒子碰撞。这些微观粒子相互接近时并不发生直接接触的粒子碰撞。这些微观粒子相互接近时并不发生直接接触,且发生对且发生对心碰撞的概率很小心碰撞的概率很小,所以所以多数粒子在碰撞后飞向四面八方多数粒子在碰撞后飞向四面八方,因而称散射。因而称散射。3.3.碰撞问题的广义理解碰撞问题的广义理解 物理学里所研究的碰撞物理学里所研究的碰撞,包括的范围很广包括的范围很广,只要通过短时间作用只要通过短时间作用,物体的动量发生了明显的变化物体的动量发生了明显的变化,都可视为都可视为碰撞
14、碰撞.例如例如:两个小球的撞击两个小球的撞击,子弹射入木块子弹射入木块,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,铁锤打击钉子铁锤打击钉子,列车车列车车厢的挂接厢的挂接,中子轰击原子核等均可视为碰撞问题中子轰击原子核等均可视为碰撞问题,需注意的是需注意的是必须将发生碰撞的双方必须将发生碰撞的双方(如两小球、子弹和木块、铁如两小球、子弹和木块、铁锤和钉如子、中子和原子核等锤和钉如子、中子和原子核等)包括在同一个系统中包括在同一个系统中,才能对该系统应用动量的守恒定律。才能对该系统应用动量的守恒定律。三、三、对心碰撞、非对心碰撞和散射对心碰撞、非对心碰撞和散射弹
15、性碰撞弹性碰撞动量、机械能守恒非弹性碰撞非弹性碰撞动量守恒、机械能有损失完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞动量守恒、机械能损失最大对心碰撞（正碰）对心碰撞（正碰）碰撞前后速度沿球心连线非对心碰撞（斜碰）非对心碰撞（斜碰）碰撞前后速度不共线碰撞分类碰撞分类碰撞规律碰撞规律动量制约动量制约动能制约动能制约守恒不增合理运动制约运动制约课堂小结课堂小结作业作业1.1.先复习今天所讲基础先复习今天所讲基础内容内容 2.2.完成第完成第4 4节大小本节大小本 1 112221 112()11()22kmvm m vEmvm m v共共动 量 守 恒 有损 失 能 量,有 1 12221 12201122km vm vEm vm v2动量守恒有动能全部损失,有 完全非弹性碰撞的常见模型完全非弹性碰撞的常见模型1.1.“一动碰一静一动碰一静”模型模型2.2.“两动至静两动至静”模型模型了解了解弹性碰撞的常见模型：弹性碰撞的常见模型：“一动碰一静一动碰一静”弹性碰撞的常见模型：弹性碰撞的常见模型：“一动碰一静一动碰一静”完全非弹性碰撞动能损失分析完全非弹性碰撞动能损失分析 完全非弹性碰撞动能损失分析完全非弹性碰撞动能损失分析
