1.5 弹性碰撞与非弹性碰撞 1.6 自然界中的守恒定律-2021-2022学年高二物理【步步高】学习笔记（粤教版2019选择性必修第一册）word

第五节　弹性碰撞与非弹性碰撞 第六节　自然界中的守恒定律 [学习目标]　1.知道弹性碰撞、非弹性碰撞的特点.2.能运用动量和能量的观点分析、解决一维碰撞的问题.3.进一步了解物质运动过程中的各种守恒定律． 一、弹性碰撞与非弹性碰撞 1．弹性碰撞：两球碰撞后，形变能完全恢复，没有机械能损失，碰撞前后两小球构成的系统的机械能相等． 2．非弹性碰撞：两球碰撞后，它们的形变不能完全恢复原状，这时将有一部分机械能转化为其他形式的能量，碰撞前后系统的机械能不再相等． 3．完全非弹性碰撞：两球碰撞后粘在一起，机械能损失最大． 二、弹性碰撞的实例分析 在光滑水平面上质量为m1的小球以速度v1与质量为m2的静止小球发生弹性正碰．根据动量守恒定律和能量守恒定律： m1v1＝m1v1′＋m2v2′；m1v12＝m1v1′2＋m2v2′2 碰后两个物体的速度分别为 v1′＝v1，v2′＝v1. (1)若m1>m2，v1′和v2′都是正值，表示v1′和v2′都与v1方向相同．(若m1≫m2，v1′＝v1，v2′＝2v1，表示m1的速度不变，m2以2v1的速度被撞出去) (2)若m1<m2，v1′为负值，表示v1′与v1方向相反，m1被弹回．(若m1≪m2，v1′＝－v1，v2′＝0，表示m1被反向以原速率弹回，而m2仍静止) (3)若m1＝m2，则有v1′＝0，v2′＝v1，即碰撞后两球速度互换． 三、自然界中的守恒定律 1．系统：物理学上常将物体及与之相互作用的因素视为一个系统． 2．物理量的守恒定律：物质所处的系统若没有系统外的因素使系统的这些物理量发生改变，则系统内部的这些物理量总和保持不变．物理量的守恒性质保证了系统的相对稳定性．守恒定律只有在合适的系统和范围才适用． 3．动量守恒定律：如果系统的合外力为零，系统的总动量不变，如果在某个方向系统合外力为零，则系统在该方向的动量守恒，如果系统某个方向的动量发生了改变，则该方向必然受到 一个冲量，冲量的值等于系统在该方向动量的改变量． 4．机械能守恒定律：系统外力与系统内除重力和弹力外的其他内力做功的代数为零，则系统的总机械能不变． 5．能量守恒定律：系统机械能增加或减少时必然有其他形式的能量减少或增加，而且系统机械能的变化量和其他形式能量的变化量是相同的． 1．判断下列说法的正误． (1)发生碰撞的两个物体，动量是守恒的．(　√　) (2)发生碰撞的两个物体，机械能一定是守恒的．(　×　) (3)碰撞后，两个物体粘在一起，动量一定不守恒，机械能损失最大．(　×　) (4)两物体发生碰撞的过程中，两物体组成的系统机械能可能增加．(　×　) 2．现有甲、乙两滑块，质量分别为3m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向运动，发生了碰撞．已知碰撞后，甲滑块静止不动，乙以2v的速率被反向弹回，那么这次碰撞是______． 答案　弹性碰撞 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 导学探究 如图1甲、乙所示，两个质量都是m的物体，物体B静止在光滑水平面上，物体A以速度v0正对B运动，碰撞后两个物体粘在一起，以速度v继续前进，两物体组成的系统碰撞前后的总动能守恒吗？如果不守恒，总动能如何变化？ 图1 答案　不守恒．碰撞时：mv0＝2mv，得v＝ Ek1＝mv02，Ek2＝×2mv2＝mv02. 所以ΔEk＝Ek2－Ek1＝mv02－mv02＝－mv02，即系统总动能减少了mv02. 知识深化 1．碰撞的特点 (1)时间特点：碰撞现象中，相互作用的时间极短，相对物体运动的全过程可忽略不计． (2)相互作用力特点：在碰撞过程中，系统的内力远大于外力，所以碰撞过程动量守恒． 2．碰撞的分类 (1)弹性碰撞：系统动量守恒、机械能守恒． m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ m1v12＋m2v22＝m1v1′2＋m2v2′2 若v2＝0，则有 v1′＝v1，v2′＝v1 (2)非弹性碰撞：系统动量守恒，机械能减少，损失的机械能转化为内能，ΔE＝Ek初总－Ek末总＝Q. (3)完全非弹性碰撞：系统动量守恒，碰撞后合为一体或具有相同的速度，机械能损失最大． 设两者碰后的共同速度为v共，则有 m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v共 机械能损失为ΔE＝m1v12＋m2v22－(m1＋m2)v共2. 命题角度1　弹性碰撞 如图2所示，光滑平台上有两个刚性小球A和B，质量分别为2m和3m，小球A以速度v0向右运动并与静止的小球B发生碰撞(碰撞过程中不损失机械能)，小球B飞出平台后经时间t刚好掉入装有沙子向左运动的小车中，小车与沙子的总质量为m，速度为2v0，小车行驶的路面近似看作是光滑的，求： 图2 (1)碰撞后小球A和小球B的速度大小； (2)小球B掉入小车后的速度大小． 答案　(1)v0　v0　(2)v0 解析　(1)A球与B球碰撞过程中