(教用word)第1章 5 弹性碰撞和非弹性碰撞-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册(人教版2019)

5　弹性碰撞和非弹性碰撞 核心素养目标 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 知道什么是弹性碰撞和非弹性碰撞 通过实例分析，会应用动量、能量的观点解决一维碰撞问题 探究两个小车碰撞前后总动能的变化情况 体会碰撞问题在生活、生产中的应用 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 1．碰撞的特点：物体碰撞时，相互作用时间很短，相互作用的内力很大，故碰撞过程满足动量守恒。 2．碰撞的分类 (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：如果系统在碰撞前后动能减少，这类碰撞叫作非弹性碰撞。 二、弹性碰撞的实例分析 1．正碰：碰撞前后，两个物体的速度都沿同一条直线，动量守恒，也叫对心碰撞或一维碰撞。 2．运动物体与静止物体碰撞分析 如图所示，物体m1以v1的速度和静止的物体m2发生正碰，碰撞后它们的速度分别为v′1和v′2。 由动量守恒定律得m1v1＝m1v′1＋m2v′2 由于没有动能损失，则m1v＝m1v′＋m2v′ 解以上两式得v′1＝v1，v′2＝v1。 判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (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)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。 (√) (4)两球发生弹性正碰时，两者碰后交换速度。 (×) (5)子弹射入沙袋的过程中，系统动量和机械能都守恒。 (×) (6)发生斜碰的系统，总动能一定减小。 (×) 　 　　解决碰撞问题的“三原则” 如图所示为两刚性摆球碰撞时的情境。 (1)两球质量相等，将一球拉到某位置释放，发现碰撞后，入射球静止，被碰球上升到与入射球释放时同样的高度，说明了什么？ 提示：两球在最低点碰撞时，满足动量守恒条件，二者组成的系统动量守恒，碰撞后入射球静止，被碰球上升到与入射球释放时同样的高度，说明该碰撞过程中机械能不变。 (2)若两球质量相等，碰撞后两球粘在一起，发现两球上升的高度仅是入射球释放时的高度的四分之一，说明了什么？ 提示：碰撞中动量守恒，机械能不守恒。 在碰撞问题里，以碰撞结果为中心的题目是一种常见的题目，也是同学们普遍感觉困难的一类题目。在处理这类问题时要掌握以下三条原则： (1)碰撞前、后动量守恒，即p1＋p2＝p′1＋p′2。 (2)两物体碰撞前的动能应大于或等于碰撞后的动能，即Ek1＋Ek2≥E′k1＋E′k2或＋≥＋。 (3)速度要符合情境，如果碰前两物体同向运动，则后面物体的速度必大于前面物体的速度，即v后>v前，否则无法实现碰撞。碰撞后，原来在前的物体的速度一定增大，且原来在前的物体速度大于或等于原来在后的物体的速度，即v′前≥v′后，否则碰撞没有结束。如果碰前两物体相向运动，则碰后两物体的运动方向不可能都不改变，除非两物体碰撞后速度均为0。 质量相等的A、B两球在光滑水平面上均向右沿同一直线运动，A球的动量为pA＝9 kg·m/s，B球的动量为pB＝3 kg·m/s，当A球追上B球时发生碰撞，则碰后A、B两球的动量可能是(　　) A. p′A＝6 kg·m/s，p′B＝6 kg·m/s B. p′A＝8 kg·m/s，p′B＝4 kg·m/s C. p′A＝－2 kg·m/s，p′B＝14 kg·m/s D. p′A＝－4 kg·m/s，p′B＝17 kg·m/s A　解析：以A、B两球整体为系统，系统所受合外力为0，A、B两球组成的系统动量守恒，即p′A＋p′B＝pA＋pB＝9 kg·m/s＋3 kg·m/s＝12 kg·m/s，故先排除D项。A、B两球碰撞前的动能应大于或等于碰撞后的动能，即EkA＋EkB≥E′kA＋E′kB，碰撞前EkA＋EkB＝＋＝＝，碰撞后E′kA＋E′kB＝＋，将A、B、C三项代入可排除C项。A、B选项表明碰撞后两球的动量均为正值，即碰后两球沿同一方向运动，后面A球的速度应小于或等于B球的速度，即v′A≤v′B，因此又可排除B项，所以该题的正确选项为A。 (多选)质量为M的物块以速度v运动，与质量为m的静止物块发生正碰，碰撞后两者的动量正好相等，则两者质量之比可能为(　　) A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 AB　解析：由题意知碰撞后两物块运动方向相同，由动量守恒定律有Mv＝Mv1＋mv2，由Mv1＝mv2得， v1＝v，v2＝v，能量关系满足Mv2≥Mv＋mv，把v1、v2代入求得≤3，A、B正确。 　 　　对心碰撞 (1)如图所示为两刚性小球A、B在光滑水平面上发生对心碰撞的情境。小球A、B的质量分别为m1、m2，碰撞前速度分别为v1、v2，碰撞后速度分别为v′1、v′2。若它们能发生碰撞(为一维弹性碰撞)，请列出碰撞过程的动量、动能关系式。 提示：以地面为参考