第05讲 弹性碰撞和非弹性碰撞-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教2019选择性必修一）

第05讲 弹性碰撞和非弹性碰撞 ( 目标导航 ) 课程标准 课标解读 1．知道弹性碰撞、非弹性碰撞的特点． 2．能利用动量和能量的观点分析、解决一维碰撞的问题． 3．了解对心碰撞和非对心碰撞的概念． 4．了解粒子的散射现象，进一步理解动量守恒定律的普适性．　 1．通过对碰撞问题的研究，了解研究问题的方法． 2．知道弹性碰撞、非弹性碰撞、对心碰撞与非对心碰撞． 3．动量守恒定律的普适性，使学生认识自然界的和谐统一． 4．通过弹性碰撞中动量守恒定律及机械能守恒定律公式的推导，掌握解决实际问题的能力． 5．能够应用动量守恒定律、机械能守恒定律解决碰撞问题． ( 知识精讲 ) 知识点01 碰撞 1．碰撞的特点 (1)时间特点：在碰撞现象中，相互作用时间很短． (2)相互作用力的特点：在碰撞过程中物体间的相互作用力先是急剧增大，然后再急剧减小，即相互作用力为变力，作用时间短，作用力很大，且远远大于系统的外力，即使系统所受外力之和不为零，外力也可以忽略，满足动量近似守恒的条件，故均可用动量守恒定律来处理． (3)在碰撞过程中，没有其他形式的能转化为机械能，则系统碰撞后的总机械能不可能大于碰撞前系统的总机械能． (4)位移特点：由于碰撞过程是在一瞬间发生的，时间极短，所以，在物体发生碰撞瞬间，可忽略物体的位移，即认为物体在碰撞、爆炸前后仍在同一位置，但速度发生了突变． 2．碰撞过程应满足的条件 (1)系统的总动量守恒． (2)系统的机械能不增加，即Ek1′＋Ek2′≤Ek1＋Ek2. (3)符合实际情况，如碰后两者同向运动，应有 v前>v后，若不满足，则该碰撞过程不可能． 3．碰撞与爆炸的异同点 碰撞 爆炸 不同点 碰撞过程中没有其他形式的能转化为机械能，系统的动能不会增加 爆炸过程中往往有化学能转化为动能，系统的动能增加 相 同 点 时间特点 相互作用时间很短 相互作用力的特点 物体间的相互作用力先是急剧增大，然后再急剧减小，平均作用力很大 系统动量的特点 系统的内力远远大于外力，外力可忽略不计，系统的总动量守恒 位移特点 由于碰撞、爆炸过程是在一瞬间发生的，时间极短，所以，在物体发生碰撞、爆炸的瞬间，可认为物体在碰撞、爆炸后仍在同一位置 4．对心碰撞 如图所示，一个运动的球与一个静止的球碰撞，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同一条直线上，碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线．这种碰撞称为正碰，也叫对心碰撞． 5．非对心碰撞 如图所示，一个运动的球与一个静止的球碰撞，如果碰撞之前球的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上，碰撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线．这种碰撞称为非对心碰撞． 【即学即练1】如图所示，光滑水平直轨道上两滑块A、B用橡皮筋连接，A的质量为m.开始时橡皮筋松弛，B静止，给A向左的初速度v0.一段时间后，B与A同向运动发生碰撞并黏在一起．碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A的速度的两倍，也是碰撞前瞬间B速度的一半．求： (1)B的质量； (2)碰撞过程中A、B系统机械能的损失． 知识点02 弹性碰撞和非弹性碰撞 1．弹性碰撞： 如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞，如图所示碰撞中，由动量守恒得 m1v1 ＝m1v1′＋m2v2′，由机械能守恒得m1v＝m1v1′2＋m2v2′2，解得v1′＝v1，v2′＝v1. (1)若m1＝m2，则有v1′＝0，v2′＝v1； (2)若m1≫m2，则有v1′＝v1，v2′＝2v1； (3)若m1≪m2，则有v1′＝－v1，v2′＝0. 2．非弹性碰撞： (1)如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞． (2)若两个物体碰撞时成为一个整体，即它们相对静止，这样的碰撞叫做完全非弹性碰撞，如图所示发生完全非弹性碰撞，则有动量守恒 m1v1＝(m1＋m2)v；碰撞损失机械能ΔE＝v，此时动能损失最大． 【即学即练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，那么这次碰撞是(　　) A．弹性碰撞　　　　　　 B．非弹性碰撞 C．完全非弹性碰撞 D．条件不足，无法确定 【即学即练3】如图所示，在足够长的光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直线上，A位于B、C之间．A的质量为m，B、C的质量都为M，三者都处于静止状态，现使A以某一速度向右运动，求m和M之间满足什么条件才能使A只与B、C各发生一次碰撞．设物体间的碰撞都是弹性的． 知识点03 碰撞中的临界问题 相互作用的两个物体在很多情况下可当做碰撞处理，那么对相互作用中两物体相距恰“最近”、相距恰“最远”或恰上升到“最高点”等一类临界问题，求解的关键都是“速度相等”，相当于完全非弹性