第1章 5.弹性碰撞和非弹性碰撞-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修1（人教版2019）

5.弹性碰撞和非弹性碰撞 学习目标 情境导入 1.了解弹性碰撞和非弹性碰撞。 2.会分析具体实例中的碰撞特点及类型。 3.会用动量、能量的观点解决生产生活中与一维碰撞相关的实际问题。 　　碰撞是自然界常见的现象。台球间发生碰撞并未产生破损;陨石撞击地球而对地表产生破坏;汽车发生碰撞事故时产生严重的破损,并伴随运动状态的改变…… 各种不同的碰撞中,动量怎样变化,满足怎样的规律?不同的碰撞中能量有损失吗?如果有损失,又有怎样的规律呢? 课堂合作探究 知|识|梳|理 一、碰撞的分类 1.从能量角度分类。 (1)弹性碰撞:碰撞过程中机械能守恒。 (2)非弹性碰撞:碰撞过程中机械能不守恒。 (3)完全非弹性碰撞:碰撞后合为一体或碰后具有共同速度,这种碰撞动能损失最大。 2.从碰撞前后物体运动的方向是否在同一条直线上分类。 (1)正碰:(对心碰撞)两个球发生碰撞,如果碰撞之前球的速度方向与两球心的连线在同一条直线上,碰撞之后两个球的速度方向仍会沿着这条直线的方向而运动。 (2)斜碰:(非对心碰撞)两个球发生碰撞,如果碰撞之前球的速度方向与两球心的连线不在同一条直线上,碰撞之后两球的速度方向都会偏离原来两球心的连线。 二、弹性碰撞特例 1.两质量分别为m1、m2的小球发生弹性正碰,v1≠0,v2=0,则碰后两球速度分别为v1'=v1,v2'=v1。 2.若m1=m2的两球发生弹性正碰,v1≠0,v2=0,则v1'=0,v2'=v1,即两者碰后交换速度。 3.若m1≪m2,v1≠0,v2=0,则二者弹性正碰后,v1'=-v1,v2'=0。表明m1被反向以原速率弹回,而m2仍静止。 4.若m1≫m2,v1≠0,v2=0,则二者弹性正碰后,v1'=v1,v2'=2v1。表明m1的速度不变,m2以2v1的速度被撞出去。 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”) (1)弹性碰撞过程中动量守恒、动能不守恒。 (×) (2)完全非弹性碰撞,动量守恒,动能也守恒。 (×) (3)弹性碰撞、完全非弹性碰撞、不完全非弹性碰撞中,动量都守恒。 (√) (4)速度不同的两小球碰撞后粘在一起,碰撞过程中没有动能损失。 (×) (5)微观粒子在碰撞时并不接触,所以不能算是碰撞。 (×) (6)两个质量相同的小球发生正碰时一定交换速度。 (×) 2.(多选)两个相同的小球A、B在光滑的水平地面上相向运动,已知A的速度vA=4 m/s(设为正),B的速度vB=-3 m/s,则它们发生正碰后,A、B两球速度可能分别为 (　　) A.-2 m/s和+3 m/s B.+2 m/s和-1 m/s C.均为+0.5 m/s D.+0.6 m/s和+0.4 m/s 解析　由于小球A、B沿同一直线相向运动,发生碰撞后不可能都保持原来的速度方向,B项错误;根据碰撞规律可知,碰后沿着同一方向运动时,后面物体的速度不可能超过前面物体的速度,D项错误;根据动量守恒定律判断, A、C两项均满足,再看动能情况,根据碰撞规律可知碰后的总动能不可能大于碰前的总动能,碰前总动能Ek=m-m,碰后总动能Ek'=mvA'2- mvB'2,代入数值可得A、C两项中碰后的总动能都不大于碰前的总动能,A、C两项正确。 答案　AC 课堂合作探究 　 探究一　碰撞的特点和分类 1.碰撞的特点。 (1)时间特点:碰撞现象中,相互作用的时间极短,相对物体运动的全过程可忽略不计。 (2)相互作用力特点:在碰撞过程中,系统的内力远大于外力,所以动量守恒。 2.碰撞的分类。 (1)弹性碰撞。 ①动量守恒:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。 ②机械能守恒:m1+m2=m1v1'2+m2v2'2。 (2)非弹性碰撞。 ①动量守恒:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。 ②机械能减少,损失的机械能转化为其他形成的能,|ΔEk|=Ek初-Ek末=Q。 (3)完全非弹性碰撞。 ①动量守恒:m1v1+m2v2=(m1+m2)v共。 ②碰撞中机械能损失最多,|ΔEk|=m1+m2-(m1+m2)。 【例1】　丁俊晖是中国著名的斯诺克台球运动员,如图为丁俊晖正在准备击球,假设在丁俊晖这一杆中,白色球(主球)和花色球碰撞前、后都在同一直线上运动,碰前白色球的动量pA=6 kg·m/s,花色球静止,白色球A与花色球B发生碰撞后,花色球B的动量变为pB'=2 kg·m/s ,则两球质量mA与mB间的关系可能是 (　　) A.mB=3mA B.mB=mA C.mB=mA D.mB=2mA 解析　若碰撞后以相同的速度v运动,mAvA=mAv+mBv,解得mB=mA。若发生弹性碰撞,有mAvA=mAvA'+mBvB', mAvA2=mAvA'2+mBvB'2,解得mB=mA。B球的质量为mA≤mB≤mA,