第一章5 弹性碰撞和非弹性碰撞-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册同步导学案配套教参（人教版，多选）

5　弹性碰撞和非弹性碰撞 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。 2.定量分析一维碰撞问题并能解释生活生产中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。 3.能够应用动量守恒定律和能量守恒定律分析碰撞问题。 1.核心素养 科学思维：建立碰撞模型分析解决实际问题。 科学探究：通过实验探究弹性碰撞与非弹性碰撞的能量问题。 2.关键能力 物理建模能力和分析推理能力。 授课提示：对应学生用书第20页 弹性碰撞和非弹性碰撞 1．实验：研究小车碰撞前后动能的变化 (1)实验装置 (2)实验结论：如果碰后两小车粘在一起，则总动能减少。改进实验装置，在两小车上分别安装弹性碰撞架可减少动能的损失。 2．弹性碰撞和非弹性碰撞 (1)弹性碰撞：系统在碰撞前后动能不变。 (2)非弹性碰撞：系统在碰撞后动能减少。 弹性碰撞的实例分析 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，即二者碰后交换速度。 3．若m1≫m2，v1≠0，v2＝0，则二者发生弹性正碰后，v1′＝v1，v2′＝2v1。表明m1的速度不变，m2以2v1的速度被撞出去。 4．若m1≪m2，v1≠0，v2＝0，则二者发生弹性正碰后，v1′＝－v1，v2′＝0。表明m1被反向以原速率弹回，而m2仍静止。 授课提示：对应学生用书第21页 　碰撞的特点和分类 　如图为两刚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？ 提示：两球在最低点碰撞时，满足动量守恒的条件，二者组成的系统动量守恒，碰后入射球静止，被碰球上升同样的高度，说明该碰撞过程中机械能不变。 (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高度的四分之一，说明了什么？ 提示：碰撞中动量守恒，机械能不守恒。 1．碰撞过程的特点 (1)时间特点：碰撞现象中，相互作用的时间极短，相对物体的全过程可忽略不计。 (2)受力特点：在碰撞过程中，系统的内力远大于外力，外力可以忽略，系统的总动量守恒。 (3)位移特点：在碰撞过程中，由于在极短的时间内物体的速度发生突变，物体发生的位移极小，可认为碰撞前后物体处于同一位置。 (4)能量的特点：碰撞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 (1)按碰撞前后机械能是否守恒可分为弹性碰撞和非弹性碰撞。 (2)按碰撞前后速度的方向是否与球心的连线在同一直线上可分为对心碰撞和非对心碰撞。 3．处理碰撞问题的三个原则 (1)动量守恒，即p1＋p2＝p1′＋p2′。 (2)动能不增加，即Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′。 (3)速度要合理 ①碰前两物体同向，则v后>v前，碰后，原来在前的物体速度一定增大，且v前′≥v后′。 ②碰前两物体相向运动，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。 角度1　对碰撞的理解 　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 [解析]　碰撞是十分普遍的现象，它是相对运动的物体相遇时发生的一种现象，一般内力远大于外力。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。 [答案]　A 角度2　碰撞现象的判断 　在光滑水平面上，一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m、静止的B球发生正碰，则碰撞后B球的速度大小可能是(　　) A．v　　　　　　　　　 B．0.8v C．0.5v D．0.3v [解析]　以两球组成的系统为研究对象，以A球的初速度方向为正方向，如果碰撞为弹性碰撞，由动量守恒定律得mv＝mvA＋2mvB，由机械能守恒定律得mv2＝mvA2＋·2mvB2，解得vA＝－v，vB＝v，负号表示碰撞后A球反向弹回。如果碰撞为完全非弹性碰撞，以A球的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得mv＝(m＋2m)vB，解得vB＝v。综上可知，碰撞后B球的速度范围是v≤vB≤v，则碰后B球的速度大小可能是0.5v。故A、B、D错误，C正确。 [答案]　C 碰撞问题分析与判断的技巧 1.对一个给定的碰撞，首先要看动量是否守恒，其次再看总动能是否增加。 2.一个符合实际的碰撞，除动量守恒外还要满足能量守恒，注意碰撞完成后不可能发生二