第1章 第5节 弹性碰撞和非弹性碰撞（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

第5节　弹性碰撞和非弹性碰撞 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 学习理解弹性碰撞、非弹性碰撞，了解正碰(对心碰撞)。 通过实例分析，学会应用动量、能量的观点解决一维碰撞问题。 探究一维弹性碰撞的规律。 通过体验动量守恒定律在碰撞过程中的应用，培养理论联系实际以及利用理论分析解决实际问题的能力。 [对应学生用书P20] 知识点一 弹性碰撞和非弹性碰撞❶ 1．弹性碰撞：如果系统在碰撞前后动能不变，这类碰撞叫作弹性碰撞。 2．非弹性碰撞：如果系统在碰撞后动能减少，这类碰撞叫作非弹性碰撞。 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，机械能是守恒的。(　　×　　) 3．两小球在光滑水平面上碰撞后粘在一起，不满足动量守恒定律。(　　×　　) 知识点二 弹性碰撞的实例分析 1．正碰(对心碰撞)：两个小球相碰，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，如图所示。 2．弹性碰撞的实例分析 两个质量分别为m1、m2的小球发生弹性正碰，碰撞后的速度有以下几种情况： (1)v1≠0，v2＝0，则碰后v1′＝v1，v2′＝v1。 (2)若m1＝m2，v1≠0，v2＝0，则碰后v1′＝0，v2′＝v1，即两者碰后交换速度❷。 (3)若m1≪m2，v1≠0，v2＝0，则碰后v1′＝－v1，v2′＝0。表明m1被反向以原速率弹回，而m2仍静止❸。 (4)若m1≫m2，v1≠0，v2＝0，则碰后v1′＝v1，v2′＝2v1。表明m1的速度不发生改变，m2以2v1的速度被撞出去❹。 1．碰撞后，两个物体粘在一起，动量是守恒的，但机械能损失是最大的。(　　√　　) 2．与静止的小球发生弹性碰撞时，入射小球碰后的速度不可能大于其入射速度。(　　√　　) 3．两球发生弹性正碰时，两者碰后交换速度。(　　×　　) 批注❶：碰撞过程的特点： (1)时间短：在碰撞过程中，物体相互作用的时间很短，相对于物体运动全过程的时间可以忽略不计。 (2)相互作用力大：在相互作用的过程中，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。 (3)满足动量守恒条件：系统的内力远远大于外力，所以，即使系统所受外力之和不为零，外力也可以忽略，故可以认为系统的总动量守恒。 (4)位移为零：碰撞、爆炸的过程是在一瞬间发生的，时间极短，所以可忽略物体的位移。可以认为物体在碰撞、爆炸前后处于同一位置。 批注❷：质量相等的两个钢球碰撞时，碰撞后两球交换了速度，因此碰撞前后两球的总动能相等。 批注❸：质量较小的钢球与静止的质量较大的钢球发生弹性碰撞，碰后质量较小的钢球速度方向与原来相反。 批注❹：质量较大的钢球与静止的质量较小的钢球发生弹性碰撞，碰后两球运动方向相同。 [对应学生用书P22] 探究点一　弹性碰撞和非弹性碰撞的判断　(科学思维之提升) ►情境探究 如图所示，质量相等的两个钢球相碰撞，碰撞后A球立即停下，而B球几乎摆到A球原来的高度。改变A球拉起的高度，碰撞后仍会产生这一结果。 (1)两个小球发生碰撞，请问A、B两小球组成的系统动量是否守恒？ 提示：发生碰撞的两小球作用时间极短，内力远大于外力，因此A、B两小球组成的系统动量守恒。 (2)实验中“B球几乎摆到A球原来的高度”的现象说明什么？ 提示：说明碰撞后B球具有和A球几乎相同的动能。 (3)这类碰撞属于哪类碰撞？碰撞有什么特点？ 提示：属于弹性碰撞；碰撞过程中系统无机械能的损失。 ►探究归纳 碰撞的分类及特点 分类 特点 表达式 弹性碰撞 碰撞过程中系统总动量守恒、总动能守恒 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′； m1v＋m2v＝m1v1′2＋m2v2′2 非弹性 碰撞 碰撞过程中系统总动量守恒，总动能减少 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′； m1v＋m2v>m1v1′2＋m2v2′2 完全非 弹性碰撞 碰后两物体粘在一起，碰撞过程中系统总动量守恒，动能损失最大 m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v； ΔEk＝m1v＋m2v－(m1＋m2)v2 ►对点例练 质量分别为300 g和200 g的两个物体在光滑的水平面上相向运动，速度分别为50 cm/s和100 cm/s。 (1)如果两物体碰撞并粘合在一起，求它们共同的速度大小。 (2)请在第(1)问的条件下，求碰撞后系统损失的动能。 (3)如果碰撞是弹性碰撞，求两物体碰撞后的速度大小。答案：(1)0.1 m/s　(2)0.135 J　(3)0.7 m/s　0.8 m/s 解析：(1)根据题意，令v1＝50 cm/s＝0.5 m/s，v2＝－100 cm/s＝－1 m/s，m1＝300 g＝0.3 kg，m2＝2