第1章 第5节 弹性碰撞和非弹性碰撞（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修 第一册（人教版 2019）

第5节　弹性碰撞和非弹性碰撞 [学习目标]　1.通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点，知道什么是正碰(科学探究).2.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(科学态度与责任)． 知识点一　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)从能量角度分类 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：如果系统在碰撞后动能减少，这类碰撞叫作非弹性碰撞． ③完全非弹性碰撞：如果系统在碰撞后合为一体或者在碰撞后具有共同速度，这类碰撞叫作完全非弹性碰撞，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(对心碰撞或一维碰撞)：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． ②斜碰(非对心碰撞)：两个球发生碰撞，如果碰撞之前球的运动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． 知识点二　弹性碰撞的实例分析 在光滑水平面上质量为m1的小球以速度v1与质量为m2的静止小球发生弹性正碰．根据动量守恒和能量守恒，得m1v1＝m1v′1＋m2v′2；m1v＝m1v′＋m2v′. 碰后两个物体的速度分别为v′1＝v1，v′2＝v1.　 (1)若m1＞m2，v′1和v′2都是正值，表示v′1和v′2都与v1方向同向．若m1≫m2，v′1＝v1，v′2＝2v1，表示m1的速度不变，m2以2v1的速度被撞出去． (2)若m1＜m2，v′1为负值，表示v′1与v1方向相反，m1被弹回(若m1≪m2，v′1＝－v1，v′2＝0，表示m1被反向以原速率弹回，而m2仍静止)． (3)若m1＝m2，则有v′1＝0，v′2＝v1，即碰撞后两球速度互换. 1．判断下列说法的正误． (1)两物体间发生的碰撞过程，动量一定守恒，动能可能不守恒．(　√　) (2)台球桌上的两个台球碰撞时可以近似看成是正碰．(　×　) (3)两小球在光滑水平面上碰撞后粘在一起，因而不满足动量守恒定律．(　×　) (4)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．(　√　) 2．弹玻璃球是小朋友经常玩的一个游戏．在光滑水平桌面上使一个质量为3m的绿色玻璃球以某一速度与前方静止的质量为m的黄色玻璃球发生弹性正碰，则碰撞过程两球的总动能不变(选填“减少”“不变”或“增加”)；已知碰撞前绿色玻璃球的动能为E，则碰撞之后黄色玻璃球的动能为E. 考点一　弹性碰撞和非弹性碰撞 【情境导学】 碰撞是我们生活中很常见的现象，比如台球桌上台球的碰撞，公路上发生交通事故，汽车之间的碰撞等，这些碰撞有什么相似的特点？ 答案　碰撞过程持续时间极短，此过程中内力远大于外力，满足动量守恒的条件，只是碰撞过程不同，能量的损失不同． 【知识拓展】 1．碰撞的特点 (1)时间特点：碰撞现象中，相互作用的时间很短，可忽略不计． (2)相互作用力特点：在相互作用过程中，系统的内力远大于外力，满足动量守恒的条件． (3)位移特点：碰撞过程是在一瞬间发生的，时间极短，可以忽略位移的变化，认为物体碰撞前后在同一位置． (4)能量特点：碰撞前的总能量不小于碰撞后的总能量，即Ek前≥Ek后． 2．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) 3.特殊的弹性正碰——运动物体碰静止物体 遵从的规律 动量守恒m1v1＝m1v′1＋m2v′2，机械能守恒m1v＝m1v′＋m2v′ 碰后结果 v′1＝v1，v′2＝v1 特殊情况 若m1＝m2，则v′1＝0，v′2＝v1 若m1≫m2，则v′1＝v1，v′2＝2v1 若m1≪m2，则v′1＝－v1，v′2＝0 【例题1】 质量为m1＝4 kg、速度v0＝3 m/s的A球与质量m2＝2 kg且静止的B球在光滑水平面上发生正碰． (1)若发生弹性碰撞，求碰后A、B两球速度的大小； (2)若发生完全非弹性碰撞，求碰后两球的速度的大小． 思维导引：若发生弹性碰撞，则动量和能量都守恒；若发生完全非弹性碰撞，则共速，动量守恒，能量损失最多． 解析　取A球初速度方向为正． (1)若发生弹性碰撞，碰撞后A球的速度为v1、B球的速度为v2，根据动量守恒定律可得m1v0＝m1v1＋m2v2， 根据能量守恒定律可得m1v＝m1v＋m2v， 联立解得v1＝1 m/s，v2＝4 m/s. (2)若发生完全非弹性碰撞，设碰撞后的速度为v，根据动量守恒定律可