第一章14美妙的守恒定律解析ppt课件.ppt
14美妙的守恒定律,1.知道弹性碰撞和非弹性碰撞2掌握弹性碰撞的特点(重点)3能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题(重点和难点),一、研究碰撞中的动能1.动量和动能在常见的碰撞中一般来说动量是守恒的，_不一定是守恒的2.弹性碰撞和非弹性碰撞(1)弹性碰撞：碰撞过程中动量和_都守恒，,动能,动能,即碰撞前后系统动量守恒，系统的_守恒(2)非弹性碰撞：碰撞过程中动量守恒，_不守恒，碰撞后系统的总动能_碰撞前系统的总动能(3)完全非弹性碰撞：两物体碰撞后_，以同一速度运动，这种碰撞系统动能损失_,动能,动能,小于,“合”为一体,最大,3.正碰和斜碰按物体碰撞前后运动方向是否沿同一直线，可将碰撞分为正碰和斜碰(1)正碰：两小球碰撞时的相对速度沿着连心线方向，称为正碰(2)斜碰：两小球碰撞前的相对速度不在连心线上，称为斜碰,想一想1“台球天才”丁俊晖以他高超的技艺为世界斯诺克运动带来了一个新鲜的中国元素，如果白色球与红色球质量相等，丁俊晖击出白色球速度为v0与静止的红色球碰后，能出现两球速度大小都是v0，方向不同的精彩情景吗？提示：不能因碰后的总动能大于碰前的总动能,二、研究弹性碰撞1.压缩过程球A碰球B，两球接触后均被压缩而发生形变，由此产生弹力，使球A减速，使球B加速，直到两球的速度相等，压缩过程结束该过程中系统的_逐渐减少，而_逐渐增加当两球的速度相等时，系统的_达到最大，而_减至最小,动能,弹性势能,弹性势能,动能,2.恢复过程由于弹力的作用，球A继续减速，球B继续加速，使球B的速度大于球A的速度，两球的形变逐渐减小，当两球即将分离的瞬间，形变完全消失这一过程称为恢复过程，该过程中_逐渐减小，_逐渐增加，当形变完全消失时，系统的_为零，而_重新达到最大,弹性势能,动能,弹性势能,动能,m1v1m2v2,v1_，v2 _,(1)若m1m2，v1和v2都是正值，表示v1和v2都与v1方向_(m1m2，v1v1，v22v1，表示m1的速度不变，m2以2v1的速度被撞出去)(2)若m1m2，v1为负值，表示v1与v1方向_，m1被弹回(若m1m2，v1v1，v20，表示m1被反向以原速率弹回，而m2仍静止),相同,相反,(3)若m1m2，则有v10，v2v1，即碰撞前后两球_互换想一想2如图所示，光滑水平面上并排着小球2、3、4，小球1以速度v0射来，已知四个小球完全相同，小球间发生弹性碰撞，则碰撞后各小球的运动情况如何？,速度,提示：小球1与小球2碰撞交换速度，小球1与2、小球2与3碰撞交换速度，最终小球1、2、3静止，小球4以速度v0运动,三、自然之美物理学中的守恒定律在物理学中我们学过的守恒定律有：机械能守恒定律、_守恒定律、_守恒定律、_守恒定律、能量守恒定律等物理学的每一条守恒定律中都有一个守恒量，这反映了各种运动形式间的联系和统一，表现了物理学的和谐统一美,动量,电荷,质量,学案导引1.碰撞满足的条件是什么？其对应的方程如何？2.碰撞的三种类型是什么？其特点怎样？,1.碰撞过程的特点(1)发生碰撞的物体间一般作用力很大，作用的时间很短，各物体作用前后各自动量变化显著，物体在作用时间内的位移可忽略(2)即使碰撞过程中系统所受合力不等于零，由于内力远大于外力，作用时间又很短，所以外力的作用可忽略，认为系统的动量是守恒的,(3)若碰撞过程中没有其他形式的能转化为机械能，则系统碰后的总机械能不可能大于碰前系统机械能(4)对于弹性碰撞，碰撞前后无动能损失；对于非弹性碰撞，碰撞前后有动能损失；对于完全非弹性碰撞，碰撞前后动能损失最大2.碰撞过程能否发生的条件在所给的条件不足的情况下，碰撞结果有各,种可能，但不管哪种结果必须同时满足以下三条(1)系统的总动量守恒，即p1p2p1p2.,(3)速度要符合情景：如果碰前两物体同向运动，则后面物体的速度必大于前面物体的速度，即v后v前，否则无法实现碰撞碰撞后，原来在前的物体的速度一定增大，且原来在前的物体的速度大于或等于原来在后的物体的速度即v前v后，否则碰撞没有结束如果碰前两物体是相向运动，则碰后，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零,3.三种碰撞类型的特点：对于弹性碰撞，碰撞前后无动能损失，对于非弹性碰撞，碰撞前后有动能损失，对于完全非弹性碰撞，碰撞前后动能损失最大(1)弹性碰撞：碰撞过程中不仅动量守恒，而且机械能守恒，碰撞前后系统动能相等同时，在碰撞问题中常做动量和动能的换算(2)非弹性碰撞：碰撞过程中动量守恒，碰撞,结束后系统动能小于碰撞前系统动能减少的动能转化为其他形式的能量(3)完全非弹性碰撞：碰撞过程中动量守恒，碰撞结束后两物体结合为一整体以相同的速度运动，系统动能损失最大特别提醒：(1)判断一个碰撞过程能否发生时，必须同时考虑到碰撞过程中应满足的三个条件，不要认为只要满足动量守恒就能发生,(2)对心碰撞是同一直线上的运动过程，只在一个方向上列动量守恒方程即可，此时应注意速度正、负号的选取如图所示质量相等的A、B两球在光滑的水平面上沿一直线向同一方向运动，A球的动量是7 kgm/s，B球的动量是5 kgm/s, 当A球追上B球发生碰撞，则碰撞后A、B两球的动量可能是(),ApA6 kgm/s，pB6 kgm/sBpA3 kgm/s，pB9 kgm/sCpA2 kgm/s，pB14 kgm/sDpA5 kgm/s，pB15 kgm/s,【答案】A【规律总结】两球正碰必须同时满足：(1)动量守恒；(2)碰后总动能不能大于碰前总动能；(3)速度的合理性若为追击碰撞，则碰后在前面运动的物体速度一定增加，若碰后两物体同向运动，后面的物体速度一定不大于前面物体的速度,变式训练1.(2012东营高二检测)甲、乙两铁球质量分别是m11 kg，m22 kg，在光滑平面上沿同一直线上运动，速度分别是v16 m/s、v22 m/s.甲追上乙发生正碰后两物体的速度有可能是()Av17 m/s，v21.5 m/sBv12 m/s，v24 m/s,Cv13.5 m/s，v23 m/sDv14 m/s，v23 m/s解析：选B.选项A和B均满足动量守恒条件，但选项A碰后总动能大于碰前总动能，选项A错误、B正确；选项C不满足动量守恒条件，错误；选项D满足动量守恒条件，且碰后总动能小于碰前总动能，但碰后甲球速度大于乙球速度，不合理，选项D错误,学案导引1爆炸与碰撞有何异同？2对于爆炸问题如何确定初、末状态的动量？1.爆炸与碰撞的共同点是：物理过程剧烈，系统内物体相互作用内力很大过程持续时间极短，可认为系统满足动量守恒,2.爆炸与碰撞的不同点是：爆炸有其他形式的能转化为动能，所以动能增加；弹性碰撞时动能不变，而非弹性碰撞时通常动能要损失，动能转化为内能，动能减小但两种情况都满足能量守恒，总能量保持不变,特别提醒：由于碰撞、爆炸过程相互作用的时间很短，作用过程中物体的位移很小，一般可忽略不计，因此可以把作用过程看做一个理想化过程来处理，即作用后物体仍从作用前瞬间的位置以新的动量开始运动,有一大炮竖直向上发射炮弹炮弹的质量为M6.0 kg(内含炸药的质量可以忽略不计)，射出的初速度v060 m/s.当炮弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两片，其中一片质量为m4.0 kg.现要求这一片不能落到以发射点为圆心，以R600 m为半径的圆周范围内，则刚爆炸完时两弹片的总动能至少多大？(g10 m/s2，忽略空气阻力),【思路点拨】火药爆炸时内力远大于重力，所以爆炸时动量守恒，然后利用平抛运动求出其中一片爆炸后速度即可求解【精讲精析】设炮弹上升到最高点的高度为H，根据匀变速直线运动规律，有v2gH.设质量为m的弹片刚爆炸后的速度为v1，另一块的速度为v，根据动量守恒定律，有mv1(Mm)v.,【答案】6.0104 J【规律总结】在处理爆炸问题，列动量守恒方程时应注意：爆炸前的动量是指即将爆炸那一刻的动量，爆炸后的动量是指爆炸刚好结束时那一刻的动量,变式训练2.在沙堆上有一木块，质量M5 kg，木块上放一爆竹，质量 m0.10 kg.点燃爆竹后木块陷入沙中深 5 cm，若沙对木块的阻力恒为58 N，不计爆竹中火药质量和空气阻力求爆竹上升的最大高度,答案：20 m,学案导引1碰撞的常见模型有哪些？2相互作用的两物体速度相等时，可能处于怎样的临界状态？相互作用的两个物体在很多情况下都可当做碰撞处理对相互作用中两物体相距“最近”、“最,远”或恰上升到“最高点”等一类临界问题，求解的关键都是“速度相等”，具体分析如下：1.在下图中，光滑水平面上的A物体以速度v去撞击静止且一端带有弹簧的B物体，A、B两物体相距最近时，两物体速度必相等，此时弹簧最短，其压缩量最大,2.在下图中，物体A以速度v0滑上静止在光滑水平面上的小车B，当A在B上滑行的距离最远时，A、B两物体相对静止，A、B两物体的速度必相等,3.如图所示，质量为M的滑块静止在光滑水平面上，滑块的光滑弧面底部与桌面相切，一个质量为m的小球以速度v0向滑块滚来，设小球不能越过滑块，则小球到达滑块上的最高点时(即小球的竖直速度为零)，两物体的速度一定相等(方向水平向右),特别提醒：以上三种模型类似于前面知识点中的完全弹性碰撞，可以用动量守恒定律和能量守恒定律来求解 如图所示，一轻质弹簧的一端固定在滑块B上，另一端与滑块C接触但不连接，该整体静止在光滑水平地面上，并且C被锁定在地面上现有一滑块A从光滑曲面上离地面高h处由静止开始下滑，与滑块B发生,碰撞并粘连在一起压缩弹簧，当速度减为碰后速度一半时滑块C解除锁定已知mAm，mB2m，mC3m.求：(1)滑块A与滑块B碰撞结束瞬间的速度；(2)被压缩弹簧的最大弹性势能,【审题指导】A、B碰撞粘合的过程动量守恒、机械能有损失，A、B整体压缩弹簧，在C解除锁定前，A、B、C动量不守恒，A、B及弹簧的机械能守恒，C解除锁定后，整个系统的动量守恒、机械能守恒,【方法总结】(1)题目中出现两物体相距最远，最近或物体上升到最高点等状态时，往往对应两物体速度相等(2)多个物体组成的系统应用动量守恒时，既可以根据作用的先后顺序选取系统，也可以选所有物体为系统，这要由题目需要而定,变式训练3.(2012高考新课标全国卷)如图，小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点O.让球a静止下垂，将球b向右拉起，使细线水平从静止释放球b，两球碰后粘在一起向左摆动，此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60.忽略空气阻力，求：,(1)两球a、b的质量之比；(2)两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比,答案：见解析,处理力学问题的思路方法,【审题指导】本题将机械能守恒定律、动量守恒定律和动量定理这三个知识点用两物体的碰撞联系在一起，因此分析时应全局分析A和B碰撞前后的速度大小和方向，可由机械能守恒定律确定A碰撞前后的速度B的减速运动可用动量定理或牛顿第二定律、运动学方程解决,【规律方法】处理力学问题的基本思路方法有三种：一是牛顿定律，二是动量关系，三是能量关系若涉及有关物理量的瞬时对应关系，须应用牛顿定律，涉及时间问题时应优先考虑动量定理，涉及功和位移问题时应优先考虑动能定理,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,
