物理课件3-7碰撞.ppt

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1、第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 7 碰碰 撞撞爱迪生爱迪生第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 7 碰碰 撞撞质点系的动量定理质点系的动量定理动量守恒定律：动量守恒定律：质点系所受的质点系所受的合外力为零，合外力为零，则系统的总动量则系统的总动量守恒守恒。质点的质点的动能定理动能定理功功 功率功率 功能原理功能原理质点系动能定理质点系动能定理 机械能守恒定律：机械能守恒定律：只有保守内力作功的情况下，质点系的只有保守内力作功的情况下，质点系的 机

2、械能保持不变机械能保持不变.势能计算势能计算小结：小结：第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 7 碰碰 撞撞 例例 在半径为在半径为 R 的光滑球面的顶点处，的光滑球面的顶点处，一质点开始一质点开始滑动，取初速度接近于零，试问质点滑到顶点以下何处滑动，取初速度接近于零，试问质点滑到顶点以下何处时脱离球面？时脱离球面？R 解：解：脱离时脱离时 N=0，在在此过程中机械能守恒此过程中机械能守恒 .取球顶取球顶位置位置重力重力势能势能为为零零时，小球脱离大球时，小球脱离大球.第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和

3、能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 7 碰碰 撞撞 例例 一质量为一质量为 m，长为长为 l 的链条置于桌边，一端的链条置于桌边，一端下垂长度为下垂长度为 a，若链条与桌面摩擦系数为若链条与桌面摩擦系数为 ，则：，则：（1）链条由开始到完全离开桌面的过程中，摩擦）链条由开始到完全离开桌面的过程中，摩擦力做的功多少？力做的功多少？（2）链条开始离开桌面的速度为多大？）链条开始离开桌面的速度为多大？l-aa解解 选坐标如图选坐标如图摩擦力摩擦力xo l a-xaxxox第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3

4、7 碰碰 撞撞（2）链条开始离开桌面的）链条开始离开桌面的速度为多大？速度为多大？以以桌面为重力势能零点，根据功能原理桌面为重力势能零点，根据功能原理 有有 l a-xaxxox第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 7 碰碰 撞撞解：解：本题分为三个过程本题分为三个过程2.泥球与盘碰撞（动量守恒）泥球与盘碰撞（动量守恒）1.泥球下落（机械能守恒）泥球下落（机械能守恒）例例 一轻弹簧悬挂一金属盘，弹簧长一轻弹簧悬挂一金属盘，弹簧长 一个质量和盘相同的泥球，从高于盘一个质量和盘相同的泥球，从高于盘 处静止下落盘上，处静止下落盘

5、上，求求盘向下运动的最大距离盘向下运动的最大距离 .第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 7 碰碰 撞撞3.泥球与盘一快下落泥球与盘一快下落（机械能守恒机械能守恒）第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 7 碰碰 撞撞 例例 静止于光滑水平面上的一质量为静止于光滑水平面上的一质量为 M 的车上悬的车上悬挂一长为挂一长为l,质量为质量为m的小球的小球,开始时开始时,摆线水平摆线水平,摆摆球静止于球静止于A，后突然放手，当摆球运动到摆线呈铅直后突然放手，当摆

6、球运动到摆线呈铅直位置的瞬间，摆球相对地面的速度为多大？位置的瞬间，摆球相对地面的速度为多大？lmM 以车和摆球为系统，机械能以车和摆球为系统，机械能守恒，水平方向动量守恒守恒，水平方向动量守恒.试说明试说明此过程为什么机械能守恒此过程为什么机械能守恒?解解 设摆球和车相对地面的设摆球和车相对地面的速度分别为速度分别为 .第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 7 碰碰 撞撞 完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞 两物体碰撞后两物体碰撞后,以以同一速度同一速度运动运动.碰撞碰撞 两物体互相接触时间极短而互作用力较大两物体互相接触时间

7、极短而互作用力较大的相互作用的相互作用.完全弹性碰撞完全弹性碰撞 两物体碰撞之后，两物体碰撞之后，它们的它们的动能之动能之和不变和不变.非弹性碰撞非弹性碰撞 由于由于非保守力非保守力的作用的作用，两物体碰撞，两物体碰撞后，使机械能转换为热能、声能，化学能等其他形式后，使机械能转换为热能、声能，化学能等其他形式的能量的能量.第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 7 碰碰 撞撞完全弹性碰撞（五个小球质量全同）（五个小球质量全同）第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第

8、二版）3 7 碰碰 撞撞m1m2h 例例1 冲击摆是一种测定子弹速率的装置冲击摆是一种测定子弹速率的装置.木块的质木块的质量为量为 m2,被悬挂在细绳的下端被悬挂在细绳的下端.有一质量为有一质量为 m1 的子的子弹以速率弹以速率 v1 沿水平方向射入木块中后沿水平方向射入木块中后,子弹与木块将子弹与木块将一起摆至高度为一起摆至高度为 h 处处.试求此子弹射入木块前的速率试求此子弹射入木块前的速率.解解 第第一一过程子弹与木快碰撞过程子弹与木快碰撞动量守恒动量守恒 第第二二过程子弹、木块一块运过程子弹、木块一块运动机械能守恒动机械能守恒损失的动能损失的动能转化成转化成其他形式的能量其他形式的能量

9、第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 7 碰碰 撞撞 例例 2 设有两个质量分别为设有两个质量分别为 和和 ,速度分别速度分别为为 和和 的弹性小球作对心碰撞的弹性小球作对心碰撞,两球的速度方两球的速度方向相同向相同.若若碰撞是完全弹性碰撞是完全弹性的的,求碰撞后的速度求碰撞后的速度 和和 .解解 取速度方向为正向，由动取速度方向为正向，由动量守恒定律得量守恒定律得由机械能守恒定律得由机械能守恒定律得碰前碰前碰后碰后第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3

10、 7 碰碰 撞撞解得解得碰前碰前碰后碰后第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 7 碰碰 撞撞（1）若）若则则（2）若）若且且则则（3）若）若且且则则讨讨 论论碰前碰前碰后碰后第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 7 碰碰 撞撞 例例 3 在宇宙中有密度为在宇宙中有密度为 的尘埃的尘埃,这些尘埃相对惯这些尘埃相对惯性参考系是静止的性参考系是静止的.有一质量为有一质量为 m0 的航天器以的航天器以 初速初速 v0 穿过宇宙尘埃穿过宇宙尘埃,由于尘埃粘贴到航天器上由于尘埃粘贴到航天器上,致使航天器致使航天器的速度发生改变的速度发生改变.求航天器的速度与其在尘埃中飞求航天器的速度与其在尘埃中飞 行时行时间的关系间的关系.（设想航天器的外形是截面积为（设想航天器的外形是截面积为 S 的圆柱体）的圆柱体）解解 尘埃与航天器作尘埃与航天器作完全非弹性完全非弹性碰撞碰撞,则动量守恒则动量守恒.第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 7 碰碰 撞撞 1999年二月美国年二月美国发射的发射的 “星尘号星尘号”飞船收集慧星尘埃的飞船收集慧星尘埃的想象图想象图