1.4 弹性碰撞与非弹性碰撞 课件 高一物理鲁科版（2019）选择性必修第一册.pptxVIP

碰撞是自然界中常见的现象。物体碰撞后可能的运动状态多种多样，这些不同类型的碰撞中除了系统动量守恒之外，能量变化又有什么特点?本节我们将学习不同类型的碰撞。

1.不同类型的碰撞

碰撞时，因相互作用时间很短，碰撞物体间的作用力远大于外力，系统的动量可认为是守恒的。

但从能量转化角度看，机械能可能有损失。人们根据碰撞中机械能是否有损失，把碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞。

若碰撞过程中系统的机械能守恒，即碰撞前后系统的总动能相等，这种碰撞称为弹性碰撞，又称完全弹性碰撞。通常，分子、原子以及更小的粒子间的碰撞可视为弹性碰撞。

生活中，有些碰撞可视为弹性碰撞，如台球发生碰撞时，动能的损失很小，可忽略不计，通常也将其视为弹性碰撞(图1-29)。

一般情况下，在碰撞过程中系统的机械能并不守恒，总有一部分机械能损失掉，转化为其他形式的能。物理学中，把这种机械能有损失的碰撞称为非弹性碰撞。非弹性碰撞中，如果碰撞后物体结合在一起，系统的动能损失最大，这种碰撞称为完全非弹性碰撞。

不同类型的碰撞按能量损失的情况分动量守恒，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

1.判断碰撞类型，并分析碰撞特点（P,EK）A:两车相撞，并一起运动一段距离B:子弹打木块，并穿过木块C:两金属球之间的碰撞

2.弹性碰撞

在上节中，对两小球的碰撞进行了初步探究，下面通过对两钢球碰撞的研究，深入探讨弹性碰撞的特点。两个核心特点

弹性碰撞的实验研究实验1:质量相等的两个钢球的碰撞把两个质量相等的钢球并排挂在一起(图1-30)，

球B静止，把球A拉到某一高度释放，球A摆到最低点时与球B正碰。碰撞后球A和球B会怎样运动?实验中，记下球A释放的位置和碰撞后球A和球B摆至最大高度时的位置，改变球A拉起的高度，重复实验。两球质量相等时，碰撞有什么特点?

实验2:质量不相等的两个钢球的碰撞(1)把球A换成质量更大的钢球，球B静止，把球A拉至某一高度释放并与球B正碰，观察碰撞情况。改变球A拉起的高度，重复实验。被碰球质量较小时，碰撞有什么特点?

(2)球A静止，把球B拉至某一高度释放并与球A碰撞，观察碰撞情况。改变球B拉起的高度，重复实验。被碰球质量较大时，碰撞有什么特点?

在实验1中，质量相等的两个钢球相碰撞，碰撞后球A立即停下，而球B几乎摆到球A原来的高度。在实验2中，当被碰球质量较小时，碰撞后4、B两球都向前运动:当被碰球质量较大时碰撞后球B会反弹而球A向前运动。为什么会出现这种情况呢?

设球A和球B的质量分别为m?、m?，碰撞前球A的速度为v?，球B静止(图1-31)，碰撞后球A和球B的速度分别为v?、v?。两球的碰撞可视为弹性碰撞，碰撞过程中动量守恒，碰撞前后动能相等。因此

由以上结果可解释探究实验中的结论:当两球质量相等，即m?=m?时,v?=0，v?=v?,碰撞后球A速度为0，而球B的速度与碰撞前球4的速度相等。当质量大的球碰质量小的球，即m?m?时，v?0，v?0，表示碰撞后两球都向前运动。当质量小的球碰质量大的球，即m?m?时，v?0，v?0，表示碰撞后质量小的球被反弹回来。

弹性碰撞规律在研究微观粒子的碰撞中有着重要的应用。英国物理学家查德威克(1891-1974)在发现中子的过程中，就是应用了弹性碰撞模型，根据实验数据计算出了中子的质量。

两个运动的小球发生弹性碰撞后的速度如图1-32所示，在光滑水平地面上有质量为m?、m?的两球，分别以速度v?、v?(v?v?)运动。

两球发生对心弹性碰撞后速度分别为v?’、v?’。根据两球在碰撞过程中动量守恒和碰撞前后动能相等，可得

由以上两式可解得

请讨论:(1)当两球质量相等时，两球碰后的速度变化情况;(2)当两球量差异较大且以-0时，两球碰控后的速度变化情况。

3.非弹性碰撞

非弹性碰撞荐在机械能损失。如游乐场中碰碰车之间发生的碰撞、彗星与木星的碰撞等，都会有机械能的损失，为非弹性碰撞。若碰撞后物体都以共同速度运动，碰撞中机械能损失最大，为完全非弹性碰撞。损失的机械能转化为内能，ΔE＝Q.碰撞后合为一体或具有相同的速度

设两者碰后的共同速度为v共，则有m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v共

如图1-33所示，打桩机重锤的质量为m?，从桩帽上方某高处由静止开始沿竖直方向自由落下，打在质量为m?的钢筋混凝土桩子上(包括桩帽)。

锤与桩发生碰撞的时间极短，碰撞后二者以相同速度一起向下运动将桩打入地下。若碰撞前锤的速度为v0，求锤与桩所组成的系统碰撞后的动能及碰撞过程中损失的动能。

解决此类问题时，需将实际情境中的碰撞抽象为相应的碰撞模型再从动量、能量的角度，用相关公式求解。在碰撞问题中，由于相互作