美妙的守恒定律物理选修.ppt

【例3】如图5-4-1所示，甲车质量m1=20kg，车上有质量M=50kg的人，甲车（连同车上的人）从足够长的斜坡上高h=0.45m处由静止滑下，到水平面上后继续向前滑动，此时质量m2=50kg的乙车正以v0=1.8m/s的速度迎面滑来，为了避免两车相撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳到乙车上，求人跳出甲车的水平速度（相对地面）应在什么范围内？不计地面和斜坡的摩擦.（g=10m/s2） 【解析】甲车（包括人）滑下斜坡后速度： v= =3m/s. 在人跳离甲车和人跳上乙车过程中各自动量守恒，设人跳离甲车和跳上乙车后，两车的速度分别为v′甲和v′乙，则： （M+m1）v甲=Mv+m1v′甲……① Mv-m2v0=(M+m2)v′乙……② 恰不发生相撞的条件为：v′甲=±v′乙……③ 例2 一块质量为M=0.98 kg的木块静置于光滑水平面上，一颗质量 m=0.02 kg的子弹以 v0=100 m/s的水平速度射向木块，如果子弹射入木块后所受的相互作用阻力f=490 N，则木块厚度d至少应有多大才能不被子弹射穿 例3 具有弧形光滑表面（右侧足够高）的小车A静止在平台边缘的水平光滑地面上，小车质量MA=4kg。静止在光华平台上的小物体B，其质量为mB=0.9kg。质量为mC=0.1kg的子弹C以速度v0=20m/s水平射入B，经极短时间与B达到相对静止，并使B（含C）从P点向右滑上小车，如图所示(g取10m/s2)。试求： （1）物块B在小车A上所能达到的最大高度h；（2）物块B在小车A上回滑到P点时的对地速度vB. 碰撞中物体的相互作用时间极短， 相互作用力极大，即内力远大于外力 一、碰撞中动量守恒 2.非对心碰撞:碰撞前后物体不在同一条直线上运动, 且碰撞后速度都偏离原来方向.也称为斜碰 。 二、对心碰撞与非对心碰撞 1. 对心碰撞:碰撞前后物体在同一条直线上运动， 也叫正碰. 三、弹性碰撞与非弹性碰撞 1、概念： 碰撞中的相互作用力存在摩擦力或介质阻力，碰撞中有内能或其它形式能的产生，相互作用后，系统的动能减少。 碰撞中的相互作用力是弹力、电场力，碰撞中只有物体间动能、势能的转化，相互作用前后，系统的动能保持不变。 弹性碰撞: 非弹性碰撞: 完全非弹性碰撞: 两个物体碰撞后结为一体，系统的动能减少最多 2、弹性碰撞研究: V1 V2=0 光滑 弹性碰撞 压缩阶段 恢复阶段 动能减小、势能增大 速度相等时 动能最小、势能最大 势能减小、动能增大 形变完全消失时 势能为零、动能最大 V1 V2=0 光滑 能量关系式 3、非弹性碰撞： V1 V2 光滑 4、完全非弹性碰撞： V1 V2 光滑 碰撞的分类 按碰撞前后速度方向的关系分 正碰 斜碰 按能量损失的情况分 弹性碰撞： 非弹性碰撞： 完全非弹性碰撞： 动量守恒，动能没有损失 动量守恒，动能有损失 m1v1+m2v2=(m1+m2)v,动能损失最大 总结: 三、散射--微观粒子的碰撞 粒子散射后,速度方向向着各个方向.散射是研究物质微观结构的重要方法.——卢瑟福做α粒子散射实验，提出了原子的核式结构学说。 碰撞的规律: 1. 遵循动量守恒定律: 2. 能量不会增加. 3. 物体位置不突变. 4. 碰撞只发生一次. 内力远大于外力. 只有弹性碰撞的动能守恒. 但速度可以突变. 在没有外力的情况下,不是分离就是共同运动. 总结: (碰撞过程两物体产生的位移可忽略) 练习1:质量相等A、B两球在光滑水平桌面上沿同一直线，同一方向运动，A球的动量是7kg·m/s，B球的动量是5kg·m/s，当A球追上B球发生碰撞，则碰撞后两球的动量可能值是（ 　　　　） A.pA=6kg·m/s,pB=6kg·m/s B. pA=3kg·m/s,pB=9kg·m/s C. pA=－2kg·m/s,pB=14kg·m/s D. pA=－4kg·m/s,pB=17kg·m/s A 分析:碰撞动量守恒, 知:A?B?C都满足. ，知:A?B?C也都满足. 总动能不能增加，即 得:只有A正确了 从①得：v′甲=[（M+m1）v甲-Mv]/m1， 从②得：v′乙=[Mv-m2v0]/(M+m2). 当v′甲=v′乙时， (Mv-m2v0)/(M+m2)=-[(M+m1)v甲-m乙]/m1时， 得v=3.8m/s； 当v′甲=-v′乙时，有 [(m+m2)v甲-Mv]/m1=(m2V0-mv)/(M+m2)， 得v=4.8m/s. 所以人跳离甲车的速度（对地）应满足3.8m/s≤v≤4.8m/s. 分析：子弹射入木块后，以子弹和木块组成的系统为研究对象，则系