1、4弹性碰撞与非弹性碰撞

课题 课程设计者 弹性碰撞与非弹性碰撞 敖威 旁批 三维目标 知识与技能：1、知道弹性碰撞与非弹性碰撞的定义。 2、知道弹性碰 撞与非弹性碰撞的区别。 3、了解完全非弹性碰撞中，机械能损失最大。 4、会利用动量守恒定律和机械能守恒定律处理弹性碰撞问题。 过程与方法：实验探究，理论分析 情感态度价值观：感受碰撞世界的美妙，体验研究碰撞问题中所采用的科学思想和方法。 气垫导轨组件一套 1、 动量守恒定律的内容是什么？2、动量守恒定律的表达形式有哪些？3、系统动量守恒的条件是什么？ 当一个系统不受外力或者所受合外力为零时，系统的动量是守恒的。哪大家有没有思考过，碰撞过程中系统除了遵守动量守恒定律以外，是否还要遵从其它的规律呢？ 1666年，有人在英国皇家学会上表演了一个有趣的实验：如教材19页图1-28摆球实验。这是为什么呢？你们想知道答案吗？ 这个问题当时很多物理学家都百思不得其解。1668年英国皇家学会发出悬赏征答，结果有三人提交论文，其中荷兰物理学家惠更斯对这个问题提出了比较完整的分析。 今天，我们通过对碰撞问题的研究，就能像惠更斯一样，成功的解决上面的问题。 一、碰撞中的动能 实验数据分析：通过前一节的实验，我们获取了不同碰撞类型的相关数据。现在展开分析： 表1、关于两块滑块碰撞后粘合在一起的实验记录 碰撞前 序号 m1/kg m2/kg m1的速度V1/ms-1 0.499 0.271 动能Ek1/J 0.0274 0.0088 碰撞后 （m1+m2）的速度V2/ms-1 0.248 0.140 动能Ek/J 0.0135 0.0041 教学准备 复习提问 引入新课 1 教授新课 2 0.220 0.240 0.220 0.240 表2、关于两块滑块碰撞后分开的实验记录 碰撞前 序m1/kg m2/kg 号 1 2 0.220 0.300 0.220 0.220 m1的速度V1/ms-1 0.354 0.321 动能Ek1/J 0.0138 0.0154 碰撞后 m1的速m2的度速度V1`/ms-1 V2/ms-1 0 0.045 0.351 0.360 总动能 0.0126 0.0146 从表1中可以发现：两滑块碰撞前后动能并不相等。 而从表2中发现：在实验误差允许的范围内，两滑块碰撞前后动能几

1

乎相等。 由此可见，由两块滑块组成的系统在碰撞过程中动量总是守恒的，但动能却不一定守恒。 二、碰撞的分类 1、弹性碰撞：物理学中，把动量和动能都守恒的碰撞，叫做弹性碰撞。 2、非弹性碰撞：物理学中，把动量守恒但动能不守恒的碰撞，叫做非弹性碰撞。 3、完全非弹性碰撞：两物体碰撞后“合”为一体，以同一速度运动，这种碰撞叫做完全非弹性碰撞。（此种动能损失最大） 默读教材20页。看看通常什么样的碰撞可看成弹性碰撞，什么碰撞是非弹性碰撞和完全非弹性碰撞。 三、研究弹性碰撞的规律 1、思考为什么弹性碰撞中，系统的动能是守恒的？ 2、在弹性碰撞中，碰撞前后两物体的速度变化有什么规律？ 建模分析：如图质量为m1，m2的A，B两钢球置于光滑的水平面上，A球的速度为V1，B球的速度为零。设两球发生弹性碰撞。 A B A B 第一阶段：压缩阶段 两球接触后，发生形变，产生弹力，A减速，B加速。知道二者速度相等。压缩阶段，动能向弹性势能转化。当二者速度相等时，形变量最大，弹性势能最大。 第二阶段：恢复阶段 由于弹力作用，A继续减速，B继续加速。形变量逐渐减小。弹性势能向动能转化。当弹性形变完全消失时即碰撞结束时，系统弹性势能减小为零，系统动能重新达到最大。 由上分析，可见系统末态的总动能应该等于初态的总动能。 111222m1V1`m2V2`m1V1 （1） 222又由动量守恒可知： m1V1`m2V2`mV1 （2） 联立（1）（2）求解 V1`= (m1m2V1) m1m22m1V1) m1m2V2`=(通过建模分析，请回答一下几个问题。 （1）为什么弹性碰撞中，系统的动能是守恒的？

2

2、在什么情况下，A球会被弹回？ 3、在什么情况下，A球不会被弹回？ 4、在什么情况下，A球与B球速度互换？ 现在你能解释，英国皇家协会在1666年那个摆球实验现象的原因了吗？ 课堂小结 作业设计 碰撞过程中动量守恒。 碰撞过程中动能不可能增大。 碰撞过程中不可能出现小球穿透现象。 3