1.5弹性碰撞和非弹性碰撞-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第一册）

高中物理选择性必修一素养提升学案 第一章 动量守恒定律 1.5 弹性碰撞和非弹性碰撞 【核心素养目标】 1.物理观念 了解碰撞的分类，知道弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。 2. 科学思维 能根据实际情况合理选取弹性碰撞或非弹性碰撞规律解决一维碰撞问题。 3. 科学探究 通过演示实验探究弹性碰撞特点和规律。 4. 科学态度与责任 感受不同碰撞类型的区别，培养学生的探究精神，体会用守恒定律分析物理问题的方法。 【知识点探究】 知识点一　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。 【特别提醒】　碰后两物体“合”为一体，具有共同的速度，这种碰撞动能损失最大，称为完全非弹性碰撞。 知识点二　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。如图所示。 2．弹性正碰特点 (1)碰前两物体的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2，且v1≠0，v2＝0，碰后两个物体的速度分别为v1′和v2′，则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。 【考点探究】 考点1　碰撞的特点和规律 如图为两钢性摆球碰撞时的情景。 (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？ (2)若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？ 【归纳总结】．碰撞过程的五个特点 (1)时间特点：在碰撞现象中，相互作用的时间很短。 (2)相互作用力的特点：在相互作用过程中，相互作用力先是急剧增大，然后急剧减小，平均作用力很大。 (3)动量的特点：系统的内力远远大于外力，所以系统即使所受合外力不为零，外力也可以忽略，系统的总动量守恒。 (4)位移特点：碰撞过程时间极短，在物体发生碰撞瞬间，可忽略物体的位移，认为物体在碰撞前后仍在原位置。 (5)能量特点：碰撞前总动能Ek与碰撞后总动能Ek′满足Ek≥Ek′。 考点二、碰撞的种类及遵从的规律 种类 遵从的规律 弹性碰撞 动量守恒，机械能守恒 非弹性碰撞 动量守恒，机械能有损失 完全非弹性碰撞 动量守恒，机械能损失最大 碰后速度相等(或成为一体) 考点三、特殊的弹性碰撞——运动物体碰静止物体 遵从的规律 动量守恒m1v1＝m1v1′＋m2v2′，机械能守恒m1v＝m1v1′2＋m2v2′2 碰后结果 v1′＝v1，v2′＝v1 特殊情况 若m1＝m2，则v1′＝0，v2′＝v1 若m1≫m2，则v1′＝v1，v2′＝2v1 若m1≪m2，则v1′＝－v1，v2′＝0 考点三　碰撞可能性的判断 质量为m1的物体，以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性碰撞，如图所示。 设碰撞后它们的速度分别为v1′和v2′，碰撞前后的速度方向均在同一直线上。 (1)碰后若两球沿同一方向向右运动，v1′能大于v2′吗？ (2)碰后两者的动能之和能大于m1原来的动能吗？ 判断碰撞过程是否存在的依据 1．满足动量守恒：p1＋p2＝p1′＋p2′。 2．满足动能不增加原理：Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′。 3．速度要符合情景 (1)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，且原来在前的物体的速度大于或等于原来在后的物体的速度v前′≥v后′。 (2)如果碰前两物体是相向运动，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零。若碰后沿同向运动，则前面物体的速度大于或等于后面物体的速度，即v前≥v后。 碰撞合理性问题的分析思路 (1)若题目为选择题，可先根据“速度合理性原则”排除掉部分选项。 (2)对一个给定的碰撞，除了看动量是否守恒，还要看总动能是否增加，在验证动能不增加时，要灵活应用Ek＝、p＝、Ek＝pv或p＝等关系式。在满足以上两种情况下还应注意“速度合理性原则”。 【典例分析】　 【典例1】　如图所示，ABC为一固定在竖直平面内的光滑轨道，BC段水平，AB段与BC段平滑连接，质量为m1的小球从高为h处