【课件】碰撞结论的应用—类碰撞模型课件+2022-2023学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册.pptx
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1、第第 一一 章章 动动 量量 守守 恒恒 定定 律律知识回顾1.弹性碰撞弹性碰撞(1)特点:碰撞后物体的)特点:碰撞后物体的形变完全恢复形变完全恢复,碰撞过程中系统,碰撞过程中系统动能守恒动能守恒。(2)特殊结果:运动的物体碰静止的物体时,碰后速度)特殊结果:运动的物体碰静止的物体时,碰后速度2.完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞特点:碰后特点:碰后共速共速,物体的形变,物体的形变完全完全不能不能恢复恢复,系统,系统动能动能损失最大损失最大;3.碰撞三原则:碰撞三原则:动量守恒动量守恒动能不增加动能不增加速度要合理(同向和相向碰撞)速度要合理(同向和相向碰撞)一、碰撞的拓展类碰撞 1、类碰撞定义:物
2、体间物体间相互作用过程相互作用过程中,系统满足中,系统满足碰撞三原则碰撞三原则的现象。的现象。2 2、类碰撞、类碰撞、类碰撞、类碰撞特点:特点:特点:特点:系统作用系统作用系统作用系统作用时间时间时间时间较长较长较长较长,相互作用力不大。合外力为零或某方向外力为零。,相互作用力不大。合外力为零或某方向外力为零。,相互作用力不大。合外力为零或某方向外力为零。,相互作用力不大。合外力为零或某方向外力为零。全程全程全程全程系系系系统统统统动量守恒(或某方向动量守恒)动量守恒(或某方向动量守恒)动量守恒(或某方向动量守恒)动量守恒(或某方向动量守恒),动能不增加动能不增加动能不增加动能不增加。某特殊状
3、态某特殊状态某特殊状态某特殊状态时动能时动能时动能时动能可能不变可能不变可能不变可能不变,可能减少可能减少可能减少可能减少,可能损失最多可能损失最多可能损失最多可能损失最多。V0AB地面光滑地面光滑地面光滑地面光滑v0mM地面光滑地面光滑地面光滑地面光滑1.类弹性碰撞结果:类弹性碰撞结果:一切满足一切满足动量守动量守恒恒和和系统动能守恒系统动能守恒的相互作用结果。的相互作用结果。(1)若若m1=m2,v1=v2;v2=v1m1和和m2交换速度交换速度(2)若若v2=0两物体两物体速度交换,且速度交换,且v1=0,v2=v0若若m1=m2若若m1m2 若若m1m2两物体两物体同向运动,且同向运动
4、,且v1v0v2两物体两物体反向运动,且反向运动,且v1v2v0.二、类碰撞结果 V1AB相互作用前相互作用前相互作用前相互作用前 V2 V1AB相互作用时相互作用时相互作用时相互作用时 V2 V1AB相互作用后相互作用后相互作用后相互作用后 V22.类完全非弹性碰撞结果:类完全非弹性碰撞结果:满足满足动量守恒动量守恒和和系统动能损失最多系统动能损失最多的相互作用结果的相互作用结果(1)若)若v2=0,则,则(2)若)若v2=0且且m+M=nm当当n时时,v共共=0;Ek=0;EkEk0 V1AB相互作用前相互作用前相互作用前相互作用前 V2 V1AB弹簧最短时弹簧最短时弹簧最短时弹簧最短时
5、V2 V0mM地面光滑,地面光滑,m、M间间连接连接轻质弹簧,试分析轻质弹簧,试分析m、M相互作用相互作用过程速度特点过程速度特点(2)弹簧被压缩到最短弹簧被压缩到最短时时:(1)m、M相互作用相互作用过程中对过程中对m、M、弹簧、弹簧(3)弹簧第一次恢复原长弹簧第一次恢复原长时:时:系统动量守恒系统动量守恒 系统机械能守恒系统机械能守恒 速度结果符合完全非弹性碰撞结果速度结果符合完全非弹性碰撞结果 ,V Vm m=V=VM M(第一次共速)(第一次共速)速度结果符合弹性碰撞结果,速度结果符合弹性碰撞结果,M M速度最大,速度最大,m m速度最小;速度最小;m=M m=M时,时,m m速度为速
6、度为0 0 mMmM时时,V,Vm m0,mMmM时时,V,Vm m0,m0,m不反向不反向(4)弹簧被拉伸到最长弹簧被拉伸到最长时:时:速度结果符合完全非弹性碰撞结果速度结果符合完全非弹性碰撞结果 ,所以,所以V Vm m=V=VM M(第二次共速)(第二次共速)(5)弹簧第二次恢复原长弹簧第二次恢复原长时时 速度结果符合弹性碰撞结果速度结果符合弹性碰撞结果 ,所以,所以V Vm m=V=V0 0 ,V VM M=0=0(回到初始状态)(回到初始状态)系统弹性势能最大,动能损失最多系统弹性势能最大,动能损失最多系统弹性势能不变,系统动能不变系统弹性势能不变,系统动能不变系统弹性势能最大,动能
7、损失最多系统弹性势能最大,动能损失最多系统弹性势能不变,系统动能不变系统弹性势能不变,系统动能不变v0mM地面光滑,地面光滑,试分析试分析m冲上冲上光滑光滑1/4圆弧槽面圆弧槽面M,直到最后两者分离直到最后两者分离全过程全过程(2)V0不够大不够大,m到到最高点时:最高点时:(1)m冲上冲上光滑斜光滑斜槽和斜槽面相互作用过程中槽和斜槽面相互作用过程中(3)V0足够大足够大,到,到M的的最高点时(还会继续上升):最高点时(还会继续上升):(5)m在在M水平端口处和水平端口处和M分离时:分离时:系统水平方向动量守恒系统水平方向动量守恒 系统机械能守恒系统机械能守恒 速度结果符合完全非弹性碰撞结果速
8、度结果符合完全非弹性碰撞结果,所以所以m m、M M共速(共速(V Vmymy=0=0)系统机械能守恒,水平方向动量守恒,系统机械能守恒,水平方向动量守恒,m m、M M水平方向共速水平方向共速(V(Vmymy0)0)速度结果符合弹性碰撞结果速度结果符合弹性碰撞结果(m(m速度可能为速度可能为0 0,可能反向,可能不反向),可能反向,可能不反向)(4)V0足够大,足够大,冲出冲出M后能否回落到后能否回落到M上上可以,水平方向相对静止可以,水平方向相对静止系统重力势能最大,动能损失最多系统重力势能最大,动能损失最多系统重力势能不变,动能守恒系统重力势能不变,动能守恒试分析试分析M和和m相互作用过
9、程中的特殊位置速度(相互作用过程中的特殊位置速度(M始终未和水平杆相碰)始终未和水平杆相碰)(2)M到到右侧最高点时:右侧最高点时:(1)m和和M相互作用一个完整过程中相互作用一个完整过程中(3)M第一次回到的第一次回到的最低点时:最低点时:系统水平方向动量守恒系统水平方向动量守恒 系统机械能守恒系统机械能守恒 速度结果符合完全非弹性碰撞结果速度结果符合完全非弹性碰撞结果 ,m m、M M共速(第一次共速)共速(第一次共速)结果符合弹性碰撞结果,结果符合弹性碰撞结果,m m向右向右,M,M速度可能为速度可能为0,0,可能反向可能反向,可能不反向可能不反向(4)M到到左侧最高点时:左侧最高点时:
10、速度结果符合完全非弹性碰撞结果速度结果符合完全非弹性碰撞结果 ,m m、M M共速(第二次共速)共速(第二次共速)(5)M第二次回到的第二次回到的最低点时:最低点时:V Vm m=0=0;V VM M=V=V0 0系统重力势能最大、动能损失最多系统重力势能最大、动能损失最多系统重力势能不变、动能守恒系统重力势能不变、动能守恒系统重力势能最大、动能损失最多系统重力势能最大、动能损失最多【例题例题1】“引力弹弓效应引力弹弓效应”是指在太空运动的探测器是指在太空运动的探测器,借助行星的引力来借助行星的引力来改变自己的速度。如图所示改变自己的速度。如图所示,设行星运动的速度为设行星运动的速度为u,探测
11、器的初速度大小探测器的初速度大小为为v0,探测器在远离行星后速度大小为探测器在远离行星后速度大小为v1,探测器和行星没有发生直接碰探测器和行星没有发生直接碰撞撞,但是在行星的运动方向上但是在行星的运动方向上,其运动规律可类比两个质量不同的钢球在其运动规律可类比两个质量不同的钢球在同一条直线上发生的弹性碰撞。那么下列判断中正确的是同一条直线上发生的弹性碰撞。那么下列判断中正确的是()A.v1=2v0-uB.v1=2v0+uC.v1=v0-2uD.v1=v0+2uD题型题型1 1、类弹性碰撞结果、类弹性碰撞结果三、类碰撞规律应用【例题例题2】带带有有1/4光滑圆弧轨道质量为光滑圆弧轨道质量为M的滑
12、车静止于光滑水平面上,的滑车静止于光滑水平面上,如图示,一质量为如图示,一质量为m的小球以速度的小球以速度v0水平冲上滑车,当小球上行再返回水平冲上滑车,当小球上行再返回并脱离滑车时,以下说法正确的是:并脱离滑车时,以下说法正确的是:()A.小球一定水平向左作平抛运动小球一定水平向左作平抛运动B.小球可能水平向左作平抛运动小球可能水平向左作平抛运动C.小球可能作自由落体运动小球可能作自由落体运动D.若小球能够从最高点冲出轨道,最后不可能可能落回轨道上。若小球能够从最高点冲出轨道,最后不可能可能落回轨道上。v0MmBC题型题型2 2、多状态类碰撞结果综合应用、多状态类碰撞结果综合应用【例题例题3
13、】(多选多选)如图所示如图所示,水平光滑轨道宽和轻质弹簧自然长度均水平光滑轨道宽和轻质弹簧自然长度均为为d,A、B两球质量两球质量mA=3mB,B的左边有一固定挡板的左边有一固定挡板,A由图示位置静止释放由图示位置静止释放,B离开挡板后离开挡板后,当当A与与B相距最远时相距最远时,A的速度为的速度为v0,则在以后的运动过程中则在以后的运动过程中()A.A的最小速度是的最小速度是0B.A的最小速度是的最小速度是2v0/3C.B的最大速度是的最大速度是4v0/3D.B的最大速度是的最大速度是2v0BD关键:选择关键:选择合适的初状态合适的初状态便于利用类碰撞结论求解便于利用类碰撞结论求解【例题例题
14、4】(多选多选)木块从最低点以水平初速度木块从最低点以水平初速度V0向右开始运动向右开始运动,已知,已知绳绳长为长为L,杆光滑,木块质量杆光滑,木块质量3m,圆环质量圆环质量m,下列说法正确的是(下列说法正确的是()A.圆环固定时圆环固定时,木块能够上升的最大高度为木块能够上升的最大高度为v02/gB.圆环不固定时圆环不固定时,木块能够上升的最大高度为木块能够上升的最大高度为v02/8gC.圆环不固定时圆环不固定时,圆环的最大速度为圆环的最大速度为V=3v0/4D.圆环不固定时圆环不固定时,圆环和木块都圆环和木块都始终向右运动始终向右运动mMv0BD【例例题题5】如如图图所所示示,A、B质质量
15、量相相同同都都为为4m木木块块之之间间连连接接一一轻轻弹弹簧簧静静止止在在光光滑滑水水平平地地面面上上,一一质质量量为为m的的子子弹弹C以以一一定定初初速速度度v0撞撞击击入入木木块块A,未未击穿。在击穿。在以后相互作用过程中以后相互作用过程中,未超过弹簧的弹性限度。求,未超过弹簧的弹性限度。求(1)木块)木块A的最大速度的最大速度(2)弹簧的最大弹性势能弹簧的最大弹性势能(3)木块木块B的最大速度的最大速度ABCv0题型题型3 3、碰撞和类碰撞结果综合应用、碰撞和类碰撞结果综合应用【例题例题6】如图所示,一质量为如图所示,一质量为m的圆环套在光滑杆上,下端用长度为的圆环套在光滑杆上,下端用长
16、度为L的细绳悬挂一质量为的细绳悬挂一质量为4m木块处于静止木块处于静止,一一质量为质量为m的的子弹以初速度子弹以初速度V0击中击中木块木块后并留在木块内,已知后并留在木块内,已知求:求:(1)圆环固定时)圆环固定时,木块能够上升的最大高度木块能够上升的最大高度h(2)其它条件不变,圆环可自由滑动时)其它条件不变,圆环可自由滑动时,木块能够上升的最大高度木块能够上升的最大高度Hm3m2m1v0【例题例题7】(多选)如图所示(多选)如图所示,A、B、C三个半径相同的小球穿在两根平行三个半径相同的小球穿在两根平行且光滑的足够长的杆上且光滑的足够长的杆上,三个球的质量分别为三个球的质量分别为mA=2k
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