第1章 第5节 弹性碰撞与非弹性碰撞-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版2019）

第五节　弹性碰撞与非弹性碰撞 【核心素养目标】 物理观念 知道什么是碰撞，知道碰撞的特点。知道弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞的概念。 科学思维 会用动量观点、能量观点分析一维碰撞问题。 科学态度与责任 研究生活中的碰撞现象，会用弹性碰撞和非弹性碰撞的规律分析生活中的碰撞现象。 知识点一　碰撞 如图所示，两球质量相等，将一球拉到某位置释放，发生碰撞后，入射球静止，被碰球上升到与入射球释放时同样的高度；若在两小球上涂上一定的橡皮泥，两小球粘在一起，还能不能上升到原来的高度，这是为什么？ 提示：两球在最低点碰撞时，二者组成的系统动量守恒。第一种情况未涂橡皮泥，入射球静止，被碰球上升同样的高度，说明该碰撞过程中机械能不变；第二种情况涂上橡皮泥，碰后两球共速，不能上升到原来的高度，因为碰撞有能量损失。 1．弹性碰撞：两球碰撞后，形变能完全恢复，没有机械能损失，碰撞前后两小球构成的系统的机械能相等。 2．非弹性碰撞：两球碰撞后，它们的形变不能完全恢复原状，这时有部分机械能转化为其他形式的能量，碰撞前后系统的机械能不再相等。 3．完全非弹性碰撞：两球碰撞后粘在一起，机械能损失最大。 1．下列关于碰撞的理解正确的是(　　 ) A．碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程 B．在碰撞现象中，一般内力都远大于外力，所以可以认为碰撞时系统的动能守恒 C．如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫作非弹性碰撞 D．微观粒子的相互作用由于不发生直接接触，所以不能称其为碰撞 A　[碰撞是十分普遍的现象，它是相对运动的物体相遇时在极短时间内发生的一种现象，一般内力远大于外力，系统动量守恒，动能不一定守恒。如果碰撞中机械能守恒，就叫作弹性碰撞。微观粒子的相互作用同样具有短时间内发生强大内力作用的特点，所以仍然是碰撞，故A正确。] 2．现有甲、乙两滑块，质量分别为3m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向运动，发生了碰撞。已知碰撞后，甲滑块静止不动，那么这次碰撞是(　　 ) A．弹性碰撞 B．非弹性碰撞 C．完全非弹性碰撞 D．条件不足，无法确定 A　[取甲滑块的运动方向为正方向，由动量守恒定律得3mv－mv＝0＋mv′，解得v′＝2v，碰撞前总动能Ek＝×3mv2＋mv2＝2mv2，碰撞后总动能Ek′＝mv′2＝2mv2，Ek＝Ek′，碰撞前后动能不变，选项A正确。] 3．(2022·安徽定远县月考)在光滑的水平面上，一质量为0.1 kg的物块以8 m/s的速度向右运动，与另一质量为0.3 kg的静止物块发生正碰，碰撞后一起向右运动，此碰撞过程损失的机械能为(　　) A．2.4 J B．3.2 J C．0.8 J D．1.2 J A　[碰撞过程系统动量守恒，以运动物体的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得m1v0＝(m1＋m2)v，由能量守恒定律得m1v＝(m1＋m2)v2＋ΔE，代入数据解得ΔE＝2.4 J，故A正确，B、C、D错误。] 1．碰撞的特点 (1)时间的特点：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。 学生用书↓第28页 (2)相互作用力的特点：在碰撞过程中，系统的内力远大于外力，所以动量守恒。 (3)能量的特点：碰撞、打击过程系统的动能不会增加，可能减少，也可能不变。 2．碰撞的分类 弹性碰撞(碰后分离) 总动量守恒、机械能守恒 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ m1v＋m2v＝m1v1′2＋m2v2′2 非弹性碰撞(碰后分离) 总动量守恒，机械能减少 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ m1v＋m2v＞m1v1′2＋m2v2′2 完全非弹性碰撞(碰后“粘合”) 总动量守恒，机械能损失最大 m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v共 m1v＋m2v＞(m1＋m2)v 知识点二　碰撞的实例分析 如图所示，在光滑的水平面上放有用轻质弹簧拴连的两个物块A、B，现给物块A一初速度v1，此时弹簧处于原长状态。 1．当弹簧再次达到原长时，由动量守恒定律和机械能守恒定律有 m1v1＝m1v1′＋m2v2′ m1v＝m1v1′2＋m2v2′2 解得v1′＝v1，v2′＝v1 若m1＝m2，两物块碰撞后交换速度；若m1≫m2或m2≫m1，质量大的物块的速度几乎不变。 2．若物块A、B间没有弹簧，且碰后两物块粘在一起，此时二者的速度相同。由动量守恒定律得m1v1＝(m1＋m2)v 解得v＝v1 此时动能损失最大，即ΔEk＝m1v－(m1＋m2)v2＝v。 【链接实景　判断正误】 在光滑的水平面上发生相互碰撞的两个物块，判断下列说法的正误： 1．以两个物块为系统动量守恒。(√) 2．以两个物块为系统机械能一定是守恒的。(×) 3．碰撞后，两个物块粘在一起，动量