物体的碰撞
碰撞 课件
2mEk；E几k 个12 关pv或系p转换2Ev动k 能、动
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.
(1)当遇到两物体发生碰撞的问题，不管碰撞环 境如何，要首先想到利用动量守恒定律. (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.
【解题指导】求解此题应把握以下三点：
【标准解答】从两小球碰撞后到它们再次相遇,小球A和B速度
大小保持不变.根据它们通过的路程之比为1∶4,可知小球A和
小球B在碰撞后的速度大小之比为1∶4.设碰撞后小球A和B的
速度分别为v1和v2,在碰撞过程中动量守恒,碰撞前后动能相等:
m1v0
m1v1
m 2 v 2，12
【典例2】在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速度v0向 右运动.在小球A的前方O点有一质量为m2的小球B处于静止状 态,如图所示.小球A与小球B发生正碰后小球A、B均向右运动. 小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇,PQ=1.5PO. 假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性碰撞,求 两小球质量之比m1/m2 .
5.三种碰撞类型的特点：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.
1 2
mBv02
1 2
m A v12
1 2
物体碰撞知识点总结
物体碰撞知识点总结1. 碰撞类型根据物体碰撞时的动能转化情况，碰撞可分为弹性碰撞和非弹性碰撞两种类型。
1.1 弹性碰撞当两个物体碰撞后，它们能够完全保持自身形状和内部结构不变，且动能完全转化的碰撞称为弹性碰撞。
在弹性碰撞中，动能完全守恒，碰撞前后的总动能保持不变。
例如，弹簧的两端吊着小球，当一个小球不懂转动时撞向另一个小球，两小球发生碰撞后，能完全弹开，小球向前飞行，碰撞后速度方向不变，速度大小也不变。
1.2 非弹性碰撞在非弹性碰撞中，碰撞后的动能不完全守恒，一部分动能转化为其他形式的能量，例如热能，声能等。
碰撞完后物体的动能减小，如摩擦力产生、变形损失。
例如，两车相撞，因为碰撞后发生变形、发生声响、动能部分转化为热能等各种不完全弹性碰撞的表现。
2. 动量守恒定律动量是描述物体运动的性质，是根据物体的质量和速度而产生的物理量，它是一个矢量，方向与速度方向一致。
动量守恒定律是指在任何相互作用系统中，系统的总动量在相互作用前后都不变，即在相互作用过程中，系统总动量守恒。
设在碰撞前，两物体的动量分别为$p_1$和$p_2$，碰撞后，两物体的动量分别为$p_1'$和$p_2'$，则动量守恒定律可表达为：$p_1+p_2=p_1'+p_2'$。
在弹性碰撞中，由于动能完全守恒，因此动量守恒定律也成立。
在非弹性碰撞中，虽然动能不完全守恒，但动量守恒定律仍然成立。
动量守恒定律是描述了碰撞过程中的一个重要物理规律，它对于预测物体碰撞后的状态具有重要的意义。
3. 质心系在物体碰撞过程中，有时候会引入质心系的概念，以简化问题的分析。
质心系是以整个系统的质心为原点，整个系统的总动量为零的参照系。
在质心系中，可以简化问题的数学分析，使得碰撞过程更易于研究。
4. 能量守恒定律能量是物理系统的一个重要量，它是描述系统运动和相互作用的一种物理量。
能量守恒定律是指在任何封闭系统中，系统的总能量在相互作用前后都不变，即在相互作用过程中，系统总能量守恒。
碰撞实验的原理
碰撞实验的原理
碰撞实验是一种常用的实验方法，用于研究物体之间的碰撞过程。
其基本原理是利用两个或多个物体在给定条件下发生碰撞，通过观察和测量碰撞前后的物体状态和性质变化，来推断碰撞过程中的能量转化和动量守恒等物理规律。
在碰撞实验中，物体的质量、速度、形状以及碰撞位置等因素将对碰撞结果产生影响。
实验前，需要首先确定实验所涉及的物体的质量、速度和碰撞方式等条件。
在实验中，通常通过设置合适的装置，使物体以一定的速度发生碰撞。
在碰撞之前，物体所具有的动能和势能将决定碰撞的初速度。
当物体发生碰撞时，碰撞双方之间将产生力的作用。
根据力的作用时间，碰撞可以分为瞬时碰撞和持续碰撞两种情况。
对于瞬时碰撞，物体在碰撞瞬间会快速交换动量，而持续碰撞则表示物体在一段时间内持续交换动量。
根据动量守恒定律，碰撞发生时，整个系统的动量守恒，即碰撞前的总动量与碰撞后的总动量相等。
在碰撞过程中，物体之间的动能和势能将发生变化，有一部分能量将转化为热能。
通过测量碰撞前后物体的质量和速度等参数，可以计算出碰撞过程中的能量转化和分配情况。
利用碰撞实验可以研究物体之间的相对运动、能量转化以及动量守恒等基本物理规律，不仅在理论物理研究中有重要应用，还在实际应用中具有广泛的意义。
例如，在汽车安全设计中，
可以利用碰撞实验来研究车辆碰撞时的变形情况，从而提供有效的安全措施。
碰撞的概念
碰撞的概念碰撞是物体相互接触时产生的力的作用过程。
它是物体在碰撞过程中能量转化和守恒的表现。
碰撞现象广泛存在于日常生活和自然界中。
对碰撞的研究不仅可以解释很多物理现象，还可以应用于工程设计和交通安全等领域。
下面我将从碰撞的基本原理、类型、影响因素以及应用等方面介绍碰撞的概念。
首先，碰撞的基本原理是质点（小物体）间或刚体（大物体）间的相互作用。
当两个物体在碰撞前具有不同的速度、方向或形状时，它们在碰撞过程中会发生力的作用，使得物体的运动状态发生变化。
根据力的作用方向和大小，碰撞可以分为弹性碰撞和非弹性碰撞。
弹性碰撞是指物体在碰撞后恢复原状的碰撞过程。
在弹性碰撞中，两个物体之间的相对速度和总动能在碰撞前后都保持不变。
例如，当两个小球以相等的速度相向而行碰撞时，它们会互相弹开，同时速度和能量会重新分配到各自的物体上，整个碰撞过程中能量的总和保持不变。
非弹性碰撞是指物体在碰撞后不恢复原状的碰撞过程。
在非弹性碰撞中，物体之间的相对速度和总动能在碰撞前后会发生改变。
例如，当两个物体碰撞后粘在一起，形成一个整体时，它们会共享动量和能量，整个碰撞过程中能量的总和会发生损失。
碰撞过程中的力可以通过牛顿第三定律（作用力与反作用力相等但方向相反）来解释。
当两个物体碰撞时，它们会施加等大但方向相反的力。
根据质量和速度的关系，可以计算出碰撞过程中的作用力以及物体的加速度和位移等物理量。
碰撞的影响因素主要有碰撞速度、质量和形状。
碰撞速度是指物体碰撞时的相对速度，速度越大，碰撞过程中的力也越大。
质量是物体的重量，质量越大，碰撞过程中对其他物体的作用力越大。
形状是指物体的外形和结构，形状不同会导致碰撞后的运动轨迹和碰撞结果不同。
在实际生活和工程设计中，碰撞的概念和原理具有广泛的应用。
例如，在交通事故中，了解碰撞的原理可以帮助我们理解事故发生的原因和力的作用情况，进而采取相应的防护措施。
在工程设计中，碰撞的概念被广泛应用于汽车安全设计、材料强度测试等领域。
高中物理：物体碰撞问题三原则
一、碰撞过程中动量守恒原则发生碰撞的物体系在碰撞过程中，由于作用时间很短，相互作用力很大，系统所受的外力大小可忽略，动量守恒。
二、碰撞后系统动能不增加原则碰撞过程中系统内各物体的动能将发生变化，对于弹性碰撞，碰撞后系统的总动能不变；而非弹性碰撞过程中系统内物体相互作用时，有一部分动能将转化为系统的内能，系统的总动能将减少。
因此，碰撞前系统的总动能一定大于或等于碰撞后系统的总动能。
三、碰撞后运动状态符合实际原则碰撞过程的发生应遵循客观实际，如甲物追乙物并发生碰撞，碰前甲的速度必须大于乙的速度，碰后甲的速度必须小于、等于乙的速度或甲反向运动。
例1.两球A、B在光滑的水平面上沿同一直线、同一方向运动，，，，当A追上B并发生碰撞后，两球A、B的速度的可能值是（）A.B.C.D.解析：取两球碰撞前的运动方向为正，则碰撞前系统总动量，碰撞后，四个选项均满足动量守恒。
碰前系统总动能，碰后系统总动能应满足，选项C、D不满足被排除。
选项A虽然满足动能关系，但仔细分析不符合实际，即碰后球A不可能沿原方向比球B的速度更大，故选项B正确。
例2.A、B两小球在同一水平面上沿同一方向运动，两球的动量分别是，当A球追及B球并发生对心碰撞后，关于两球碰后动量和的数值正确的是（）A.B.C.D.解析：选取小球初动量方向为正，显然四个选项均满足，但因球A追上球B发生碰撞故有即故可排除选项A、B因为又因为及动能关系，有得，即从而有，据此可排除选项C，正确答案为选项D。
例3.在光滑的水平面上，有两个小球A、B沿同一直线同向运动，已知碰前两球的动量分别为，A球追上B球并发生碰撞后，它们动量的变化是与，下列数值可能正确的是（）A.B.C.D.解析：选取小球A、B的初动量方向为正方向，从动量守恒的观点看，四个选项都满足，由于球A、B同向运动，两球能发生碰撞，必有且，所以有，据此可排除选项B。
由动能关系有因为所以故，有即据此可排除选项D，因此正确答案为选项A、C。
物体的碰撞
四、碰撞的规律
１、弹性碰撞研究:
V1
m1
V2=0
m2
光滑
m1v1 m1v1' m2v2'
1 2
m1v12
1 2
m1v1'2
1 2
m2v2'2
２、非弹性碰撞：３、完全非弹性碰撞：五、散射--微观粒子的碰撞
微观粒子相互接近时并不发生直接 接触,因此微观粒子的碰撞又叫做散射。 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。
三、碰撞的分类
（１）按能量的转化关系： ①弹性碰撞：EK１= EK2 （能够完全恢复形变）
②非弹性碰撞： EK１＞ EK2（不能够完全恢复形变）
③完全非弹性碰撞：EK损失最大（粘合在一起运动）
（２）按运动形式
①对心碰撞（正碰）：碰撞前后，物体的运 动方向在同一直线上。
②非对心碰撞（斜碰）：碰撞前后，
例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 ）
A.pA'=6 kg·m/s,pB'=6 kg·m/s
B. pA'=3 kg·m/s,pB'=9 kg·m/s
C. pA'=－2 kg·m/s,pB'=14 kg·m/s
D. pA'=－4 kg·m/s,pB'=17 kg·m/s
E. pA'=5. 5 kg·m/s,pB'=6.5 kg·m/s
物体的碰撞
小结：变力的冲量可用I=ΔP来计算
第一节
物体的碰撞
思考：“如果你左手握住一只鸡蛋不动， 右手拿一只鸡蛋去撞它（两只鸡蛋一样坚 硬，而且都是用同一部分互相碰撞）。问 哪一只鸡蛋更容易撞破？”
第一节 物体的碰撞 研究撞蛋问题很有现实意义：因为在交通事故中人脑 的损伤状态，与那只“运动着的蛋”颇为相似：若将 人的头颅比鸡蛋，则颅骨就像蛋壳，脑浆就像蛋清， 脑髓就像蛋黄。一旦头部受到强烈冲击，脑髓就要撞 击头盖骨内侧，因此很容易引起脑震荡或者脑血冲； 即使颅骨不破裂，脑髓也会受到损伤。一些骑摩托车 的人以为只要戴上安全头盔，脑袋就不会受损伤了。 然而，据推算当车速超过20公里/小时，一旦撞车，即 使头盔完好无损，强大的惯性也会使乘员脑袋突然前 倾而遭受激烈振荡，在振荡的瞬间（仅千分之几秒） ，头的转动角加速度将超过1600转/秒 而引起脑震荡 。
第一节
物体的碰撞
第一节
物体的碰撞
第一节 物体的碰撞 一、生活中的各种碰撞现象
打 台 球
第一节
物体的碰撞
汽车碰撞实验
第一节
物体的碰撞
打 桩 机 打 桩
第一节
物体的碰撞
钉 钉 子
第一节
物体的碰撞
拳 击
第一节 物体的碰撞 ★历史上对碰撞问题的研究 17世纪中叶，碰撞问题成为科学界共同关心的问题： 布拉格大学校长马尔西在1639年发表著作，得出了一 些碰撞的结论； 随后，伽利略、马略特、牛顿、笛卡尔、惠更斯等人 先后进行了一系列的实验，从最初对一些现象无法解 释，到最后归纳成系统的理论，总结出碰撞的规律， 明确提出运动量守恒的基本思想。 20世纪30年代以后，由于加速器技术和探测技术的发 展，通过高能粒子的碰撞，实验物理学家相继发现了 很多新粒子，且绝大多数的粒子是理论预言上没有的。 这丰富了人们对微观粒子世界的认识，形成了新的基 本粒子物理研究领域。
物体碰撞的牛顿法则
物体碰撞的牛顿法则物体碰撞的牛顿法则一、引言物体碰撞是一种常见的现象，无论是在日常生活中还是在物理学的研究中，都扮演着重要的角色。
牛顿法则是描述物体运动的基本原理之一，而物体碰撞正是牛顿法则的一个重要应用场景。
本文将深入探讨物体碰撞的牛顿法则，旨在通过从简到繁的方式帮助读者理解这一概念。
二、牛顿法则简介牛顿法则，也被称为牛顿运动定律，是由英国物理学家伊萨克·牛顿在17世纪提出的。
它是描述物体运动的基本原理，对于物体的运动状态以及受力情况给出了明确的数学关系。
牛顿法则包括三个定律，分别是牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。
三、牛顿第一定律和物体碰撞牛顿第一定律，也被称为惯性定律，提出了当物体受力平衡时，物体将保持静止或匀速直线运动的状态。
在物体碰撞的情况下，如果没有外力作用于物体，在碰撞前后物体的速度和方向将保持不变。
这意味着物体碰撞前后的动能和动量在碰撞过程中保持守恒。
四、牛顿第二定律和物体碰撞牛顿第二定律给出了物体的加速度与作用在物体上的力之间的关系。
在物体碰撞的过程中，物体之间会相互施加力，根据牛顿第二定律，我们可以计算出物体的加速度和受力大小之间的关系。
通过牛顿第二定律，我们可以预测在碰撞中物体受到的作用力，并进一步研究碰撞过程中的能量转化和动量守恒。
五、牛顿第三定律和物体碰撞牛顿第三定律指出，对于任何作用力都存在一个与之大小相等、方向相反的反作用力。
在物体碰撞中，当两个物体相互碰撞时，它们之间的作用力与反作用力具有相同的大小和不同的方向。
这使得我们可以分析碰撞中物体之间的力的相互作用，以及通过应用牛顿第二定律来计算出物体的加速度和受力。
六、碰撞类型和牛顿法则的适用性物体碰撞可以分为弹性碰撞和非弹性碰撞两种类型。
在弹性碰撞中，物体碰撞后能量守恒，动量守恒，物体形状不发生变化。
而在非弹性碰撞中，物体碰撞后会发生能量损失，动量守恒，物体形状可能会发生变化。
牛顿法则在处理物体碰撞问题时可以很好地适用，尤其对于弹性碰撞。
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四、冲量
——力F和力的作用时间t的乘积Ft叫做力的冲 量。通常用符号I来表示冲量，则：
I=Ft (计算恒力的冲量）
第一章 碰撞与动量守恒
第一节 物体的碰撞
一、历史上对碰撞问题的研究
1.最早发表有关碰撞问题研究成果的是布拉 格大学校长、物理学教授马尔西。
一、历史上对碰撞问题的研究
1.最早发表有关碰撞问题研究成果的是布 拉格大学校长、物理学教授马尔西。
2.伽利略、马利特、 牛顿、笛卡儿、惠 更斯等先后进行实验，逐渐归纳成系统 理论，总结出规律。
【说明】
①物理意义：冲量是表示 力对时间的积累效应 。
②冲量的国际单位是： 牛·秒（N·s）。
③冲量是 矢量 ，它的方向是由力的方向决定的，如果 力的方向在作用时间内不变，冲量的方向就跟力的方
④冲量是 过程量 。
五、动量 ——运动物体的质量和速度的乘积叫做动量。
用符号P表示，即： P=mv
【说明】
【练习2】一质量为100g的小球从0.8m高处自由 下落到一个沙坑里，若从小球接触沙坑到小球 陷至最低点经历了0.2s，则这段时间内沙坑对 小球的平均作用力为多少? （g取10m/s2，不计空气阻力）
应用动量定理解题的步骤：
1、确定研究对象。 2、进行受力分析，确定全部外力及作用时间 3、找出物体的初末状态并确定相应的动量。 4、选正方向并给每个力的冲量和初末状态动
①物理意义：动量是描述物体处于某一运动状态时的 物理量。
②动量的国际单位是： 千克·米/秒（kg·m/s）。
③动量是 矢量
④动量是 状态量 。
总结：
mv—0 —— F 作用了时间 t — F
mv tt
F
Ft ? mvt ? mv0
可以写成： I ? ? p
动量定理：合外力的冲量等于物体动量的改变。
质量为M 的物体在光滑水平面上受水平恒力 F 的作用下，经过时间t，速度由v0 变为 vt。
v =—v0——— F 作用了时间 t——— v =v t
FF F F F
F
F
F
v =—v0—— F 作用了时间 t — v =v t
F
F
分析：
由牛顿第二定律知： F = m a
而加速度： a ? vt ? v0
3.近代,通过高能粒子的碰撞 ,发现新粒子。
二、生活中的各种碰撞现象
什么是碰撞？
三.认识碰撞
1.碰撞定义:
两个或两个以上的物体 在相遇的极短时间内 产生非常大的 相互作用 。
2、碰撞的特点
1、相互作用 时间极短 。
２、相互作用 力极大，即内力远大于外力 ，遵循动 量守恒定律 。 ３、碰前总动能 大于或等于 碰后总动能，
(3)完全非弹性碰撞：碰撞后完全不反弹， 两个物体粘在一起，总动能损失最多。
4、各种碰撞区别
碰撞分类 形变情况 能量变化
弹性碰撞 形变可以完全 机械能守恒 恢复
非弹性碰撞 形变不可以完 机械能不守
形变完全不可 机械能损失
碰撞
以恢复
最大
这种力是如何改 变物体速度的呢？
碰撞就是物体间的瞬间强相互作用， 我们把物体间的相互作用称作力，而力 的作用效果主要是改变物体的形状和运 动状态（速度）
⑶适用范围：适用于 恒力及随时间变化的 变力。对于
变力情况，动量定理中的 F合应理解为变力在时间内的 平均值 。
【练习1】一个质量为0.18kg的垒球，以 25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击 后，反向水平飞回，速度的大小为45m/s。 设球棒与垒球的作用时间为0.01s，球棒 对垒球的平均作用力有多大？
量带上正负号，以表示和正方向同向或反向。 5、根据动量定理列方程求解。
课堂小结
一、碰撞的定义及特点
二、碰撞的分类 弹性碰撞：非弹性碰撞：完全非弹性碰撞
三、冲量与动量 四、动量定理及其理解
即EK１≥ EK2。
3.碰撞分类:
从碰撞现象 来分：
（1）正碰：物体碰撞时速度沿着连心线方向。
（2）斜碰：物体碰撞时的速度不在两球的 连心线上。
V
V
正碰
斜碰
（对心碰撞）
3.碰撞分类:
按碰撞前后的能量分为：
(1)弹性碰撞：两小球碰撞后形变能完全恢复， 没有能量损失，碰撞前后两小球的总动能相等。
(2)非弹性碰撞：两小球碰撞后形变不能完全 恢复，将有一部分动能转化为内能，碰撞前 后两小球的总动能不相等。
t
F ? m vt ? v0 t
整理得： Ft ? mvt ? mv0
冲量
思考 动量
Ft ? mvt ? mv0? m(vt ? v0)
由此我们得到：对于一个原来 v0的物体（ m一定）， 要使它的速度变为 vt，你可采用哪些方法
答：①可以用 较大的力作用较短的时间 ； ②可以用 较小的力 作用较长的时间 。
六、动量定理
——物体所受合外力的冲量等于物体的动量变
化。即： F合 t=mvt－mv0 【说明】
I合=△p
⑴公式中F合是物体所受 合外力，t是物体从初动量变 化到末动量所需时间 , vt是末速度， v0是初速度。
⑵动量定理表达的含义有以下几方面：
①冲量是物体动量变化的原因。 ②物体动量变化的大小和它所受合外力冲量的大小相等。 ③物体所受合外力冲量的方向和物体动量变化的方向相同。