第一章 第五节 弹性碰撞和非弹性碰撞-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019）

第五节 弹性碰撞和非弹性碰撞 课标要求 核心素养 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产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象 1．物理观念：知道碰撞的分类；理解弹性碰撞和非弹性碰撞。 2．科学思维：能在熟悉的问题情境中根据实际情况选择弹性碰撞和非弹性碰撞模型解决问题。 3．科学探究：通过演示实验探究弹性碰撞和非弹性碰撞的特点 　高效导学第一步　预习新知，落实必备知识 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 1．弹性碰撞：系统在碰撞过程中机械能守恒，碰撞前后动能不变。 2．非弹性碰撞：系统在碰撞过程中机械能不守恒，碰撞后动能减少。 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。 二、弹性碰撞的实例分析 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。 2．弹性碰撞特例 如图，地面光滑，物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性碰撞，碰后它们的速度分别为v1′和v2′。 分析：由动量守恒定律得m1v1＋0＝m1v1′＋m2v2′ 由机械能守恒定律得m1v12＝m1v1′2＋m2v2′2 (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，动能和动量也交换。 (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。如乒乓球撞铁球。 (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。如铁球撞乒乓球。 【概念辨析·试身手】 (1)发生碰撞的两个物体，动量是守恒的。(√) (2)发生碰撞的两个物体，机械能是守恒的。(×) (3)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。(√) (4)两球发生弹性正碰时，两者碰后交换速度。(×) 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 碰撞过程的特点及分类 【要点培优】 1．碰撞过程的特点 特点 具体表现 时间特点 作用时间极短，相对物体全过程可忽略不计 受力特点 系统内力远大于外力，外力可以忽略，系统动量守恒 位移特点 极短的时间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 能量特点 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 (1)弹性碰撞：系统动量守恒、机械能守恒。 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ m1v12＋m2v22＝m1v1′2＋m2v2′2 (2)非弹性碰撞：系统动量守恒，机械能减少，损失的机械能转化为内能，ΔE＝Ek初总－Ek末总＝Q。 (3)完全非弹性碰撞：系统动量守恒，碰撞后合为一体或具有相同的速度，机械能损失最大。设两者碰后的共同速度为v共，则有m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v共，机械能损失为ΔE＝m1v12＋m2v22－(m1＋m2)v共2。 [思考·探究] 如图所示为两钢性摆球碰撞时的情景。 探究：(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。该现象说明了什么？ (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。该现象说明了什么？ 提示：(1)两球在最低点碰撞时，满足动量守恒条件，二者组成的系统动量守恒，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)碰撞中动量守恒，机械能不守恒。 【应用培优】 [例1] 如图所示，在光滑水平面上放置一个质量为M的滑块，滑块右侧面为一个半径为R的弧形光滑凹槽，A点切线水平。另有一个质量为m的小球以水平速度v0从A点冲上凹槽，重力加速度大小为g。下列说法中正确的是(　　 ) A．当v0＝时，小球恰好能到达B点 B．当v0＝时，小球在弧形凹槽上冲向B点的过程中，滑块的动能增大；返回A点的过程中，滑块的动能减小 C．如果小球的速度v0足够大，球将从滑块的左侧离开滑块后落到水平面上 D．小球返回A点后做自由落体运动 解析：选D。小球滑上凹槽的过程中，若凹槽固定，小球以v0＝的速度冲上，根据机械能守恒mgh＝mv02，解得h＝R，但是凹槽不固定，小球冲上来的过程中，凹槽也会运动，根据机械能守恒可知小球不能冲到B点，A错误；当v0＝时，小球在弧形凹槽向上运动的过程中，小球对滑块的压力一直对滑块做正功，所以滑块动能一直增大，B错误；如果小球的速度v0