(教用word)第1章 第4节 弹性碰撞与非弹性碰撞-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册(鲁科版2019)

第4节　弹性碰撞与非弹性碰撞 学业要求＋核心素养 1．知道弹性碰撞和非弹性碰撞。(物理观念) 2．知道弹性碰撞的特点。(物理观念) 3．能用动量和能量观点分析解决简单的一维碰撞问题。(科学思维) 一、不同类型的碰撞 1．基础梳理 (1)非弹性碰撞 碰撞过程中物体会有机械能损失；即机械能不守恒的碰撞称为非弹性碰撞。 (2)完全非弹性碰撞 碰撞后物体结合在一起，系统的动能损失最大的碰撞称为完全非弹性碰撞。 (3)弹性碰撞 碰撞过程中形变能够完全恢复，不发热、发声，没有机械能损失的碰撞称为弹性碰撞，又称完全弹性碰撞。 2．尝试探究 如图所示，在光滑水平面上放置A、B两物体，质量均为m，其中B物体带有不计质量的弹簧静止在水平面内。A物体以速度v0向右运动，并压缩弹簧。问： (1)弹簧恢复原长后A物体停下，B物体以v0前进，此过程有无能量损失？ 提示：碰撞前后两物体组成的系统能量无损失。 (2)若弹簧压缩至最短时锁定，A、B两物体共同前进，则两物体在此过程中有能量损失吗？ 提示：由动量守恒定律得mv0＝2mv1 v1＝ Ek1＝mv Ek2＝×2mv＝mv Ek1>Ek2，故两物体的能量有损失。 二、弹性碰撞 1．基础梳理 (1)质量相等的两个钢球碰撞时，碰撞后两球交换了速度，可得碰撞前后两球的总动能相等。 (2)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。 (3)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。 2．尝试探究 如图所示，光滑水平面上并排静止着小球2、3、4，小球1以速度v0射来，已知四个小球完全相同，小球间发生弹性碰撞，则碰撞后各小球的运动情况如何？ 提示：小球1与小球2碰撞后交换速度，小球2与小球3碰撞后交换速度、小球3与小球4碰撞后交换速度，最终小球1、2、3静止，小球4以速度v0运动。 1．(多选)在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等的速率相向而行，并发生碰撞，下列现象可能的是(　　) A．若两球质量相同，碰后以某一相等速率互相分开 B．若两球质量相同，碰后以某一相等速率同向而行 C．若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开 D．若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行 AD　解析：光滑水平面上两小球的对心碰撞符合动量守恒的条件，因此碰撞前后两小球组成的系统总动量守恒。碰撞前两球的总动量为0，碰撞后也为0，动量守恒，所以选项A是可能的；若碰撞后两球以某一相等速率同向而行，则两球的总动量不为0，而碰撞前的总动量为0，所以选项B不可能；碰撞前后系统的总动量方向不同，所以动量不守恒，选项C不可能；碰撞前总动量不为0，碰后也不为0，方向可能相同，所以选项D是可能的。 2．A、B两球在光滑的水平面上相向运动，发生正碰后，两球均静止，由此可知两球在碰撞前一定有(　　) A．大小相等的反向速度 B．大小相等的反向动量 C．相等的质量 D．大小相等的反向加速度 B　解析：根据动量守恒定律m1v1＋m2v2＝0，故m1v1＝－m2v2，B正确。 3．A、B两物体发生正碰，碰撞前后物体A、B都在同一直线上运动，其位移—时间图像如图所示。由图可知，物体A、B的质量之比为(　　) A．1∶1　　B．1∶2　　C．1∶3　　D．3∶1 C　解析：由题图知，碰前vA＝4 m/s，vB＝0。碰后v′A＝v′B＝1 m/s，由动量守恒可知mAvA＋0＝mAv′A＋mBv′B，解得mB＝3mA，故选项C正确。 4．质量为m的小球A以水平速率v与静止在光滑水平面上质量为3m的小球B正碰后，小球A的速率为，则碰后小球B的速度为(设向右为正方向)(　　) A．　　　B．－v　　C．－　　　D． A　解析：根据动量守恒定律mv＝mv1＋3mv2，若v1方向向右，即v1＝时，得v2＝，方向也向右，而此时小球A的速度大于小球B，意味着小球A越过小球B，与事实不符，D选项不对；若v1方向向左，即v1＝－时，得v2＝，是唯一正确的结果，选项A正确。 5．在光滑水平面上，动能为E0、动量大小为p0的小钢球1与静止的小钢球2发生碰撞，碰撞后小钢球1的运动方向相反，将碰撞后小钢球1的动能和动量大小分别记为E1、p1，小钢球2的动能和动量大小分别记为E2、p2，则必有(　　) A．E1>E0 B．E2<E0　　C．p1>p0 D．p2<p0 B　解析：根据能量守恒，小钢球碰后动能E1<E0，E2＜E0，由E＝得p1<p0，根据动量守恒，p0＝－p1＋p2，则p2＝p1＋p0>p0，故选项A、C、D错误，选项B正确。 6．在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速率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发生正碰后均向右运动，小球B被Q点处