第一章 动量守恒定律 5 弹性碰撞和非弹性碰撞-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册创新导学案word（人教版2019）

5．弹性碰撞和非弹性碰撞 1．掌握弹性碰撞、非弹性碰撞的特点。2.会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题。 一　弹性碰撞和非弹性碰撞 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。 二　弹性碰撞的实例分析 1．正碰：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。这种碰撞称为正碰，也叫作对心碰撞或一维碰撞。 2．一维弹性碰撞分析：假设物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生正碰，碰撞后它们的速度分别为v1′、v2′，碰撞中动量守恒：m1v1＝m1v1′＋m2v2′；弹性碰撞中没有动能损失：m1v＝m1v1′2＋m2v2′2。可以解出两个物体碰撞后的速度分别为：v1′＝v1，v2′＝v1。 1．判一判 (1)发生碰撞的两个物体，机械能一定是守恒的。(　　) (2)在非弹性碰撞中，部分机械能转化为内能。(　　) (3)在非弹性碰撞中，碰撞过程能量不守恒。(　　) 提示：(1)×　(2)√ (3)×　在非弹性碰撞中，碰撞过程能量仍然守恒，只是损失的动能转化成内能。 2．想一想 (1)冰壶运动中，两只冰壶相碰撞时，动量守恒吗？ 提示：冰壶在冰面上运动，摩擦力很小，两只冰壶碰撞时的作用力远大于摩擦力，故它们的动量守恒。 (2)两球发生正碰，碰后两球的动能之和一定等于碰前两球的动能之和吗？ 提示：不一定。发生正碰的两球，在碰撞过程中动能之和可能减少。 探究　弹性碰撞和非弹性碰撞 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：如图甲所示，大小、质量均相同的A、B两球用长度相等的两条细线分别悬挂起来，静止时两球恰好相互接触，且处在同一高度，将A球拉起一个角度从静止释放，小球A摆到最低点与B球相碰，两条细线始终处于同一竖直平面内，碰撞后A球静止，碰撞过程A、B两球组成的系统动量守恒吗？碰撞后总动能变吗？ 提示：A球摆到最低点与B球相碰时，A、B两球组成的系统在水平方向不受外力作用，故A、B两球组成的系统在碰撞过程中水平方向动量守恒。已知A、B两球质量相等，碰撞后A球静止，由动量守恒定律可得，碰撞后B球的速度恰好与碰撞前A球的速度相同，则碰撞前后A、B两球组成的系统总动能不变。 活动2：如图乙所示，质量均为m的C、D两物块位于同一光滑水平面上，物块D开始时处于静止状态，物块C以速度v沿水平面与物块D相碰，碰后两物块结合在一起，则碰撞过程中动量守恒吗？总动能变吗？ 提示：对于C、D两物块组成的系统，碰撞过程中水平方向不受外力作用，竖直方向所受合力为零，故碰撞过程中动量守恒；由动量守恒定律可得，碰后C、D两物块结合成的整体速度为，则碰后的总动能小于碰前的总动能，即碰撞后系统总动能减少。 活动3：如图甲、乙所示的两种碰撞情形有什么不同？ 提示：图甲中的碰撞，系统在碰撞前后动能不变；图乙中的碰撞，系统在碰撞后动能减少。 1．碰撞过程的四个特点 (1)时间短：在碰撞现象中，相互作用的时间很短。 (2)相互作用力大：碰撞过程中，相互作用力先急剧增大，后急剧减小，平均作用力很大。 (3)位移小：碰撞过程是在一瞬间发生的，时间极短，在物体发生碰撞的瞬间，可忽略物体的位移，认为物体在碰撞前后仍在同一位置。 (4)满足动量守恒的条件：系统的内力远远大于外力，所以即使系统所受合外力不为零，外力也可以忽略，系统的总动量守恒。 2．弹性碰撞 (1)理解：如果系统在碰撞前后动能不变，这类碰撞叫作弹性碰撞。 (2)发生弹性碰撞时，内力是弹性力，只发生机械能的转移，系统内无机械能损失。 钢球、玻璃球碰撞时的形变能够完全恢复，能量损失很小，它们的碰撞可以看作弹性碰撞；木制品碰撞时形变不能完全恢复，一般情况下不能作为弹性碰撞处理；橡皮泥球之间的碰撞是典型的非弹性碰撞。 3．非弹性碰撞 (1)理解：如果系统在碰撞后动能减少，这类碰撞叫作非弹性碰撞。 非弹性碰撞中所产生的形变不能够完全恢复；非弹性碰撞遵守动量守恒定律，碰撞过程中有机械能损失，能量关系为m1v＋m2v＞m1v1′2＋m2v2′2。 (2)完全非弹性碰撞 两物体碰撞后粘在一起运动，这种碰撞叫作完全非弹性碰撞，碰撞过程遵循动量守恒定律，且动能(或机械能)损失最多。设质量为m1和m2的物体碰前的速度分别为v1和v2，碰后的共同速度为v，则由动量守恒定律有m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v，解得v＝，系统损失的动能ΔEk＝m1v＋m2v－(m1＋m2)v2。 4．同一直线上碰撞问题遵循的三个原则 (1)系统动量守恒，即p1＋p2＝p1′＋p2′。 (2)系统动能不增加，即Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′或＋≥＋。 (3)速度要合理：①若碰前两物体同向运动，则满足v后>v