第一章 第4节 弹性碰撞与非弹性碰撞(Word教参)-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

第4节　弹性碰撞与非弹性碰撞 核心 素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 了解不同类型的碰撞，知道弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞的概念。 能在熟悉的问题情境中根据实际情况选择弹性碰撞或非弹性碰撞模型解决物理问题；会用系统和守恒的思想分析物理问题，能对综合性物理问题进行分析和推理，获得结论并作出解释；能用实验数据分析解释弹性碰撞与非弹性碰撞等问题；能从运动定律、动量守恒、能量守恒等不同角度思考物理问题。 探究一维弹性碰撞的规律。 通过学习动量守恒定律在碰撞中的应用，培养理论联系实际以及利用理论分析解决实际问题的能力。 [对应学生用书P18] 知识点一 不同类型的碰撞❶ 1.弹性碰撞：碰撞前后系统的总动能相等的碰撞，又称为完全弹性碰撞。 2．非弹性碰撞：碰撞过程中系统机械能有损失的碰撞。 3．完全非弹性碰撞：非弹性碰撞中，碰撞后物体结合在一起，系统的动能损失最大的碰撞。 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。 (　　×　　) 3．两小球在光滑水平面上碰撞后粘在一起，则说明该过程不满足动量守恒定律。 (　　×　　) 知识点二 弹性碰撞❷ 设质量为m1的小球以速度v1与质量为m2的静止小球发生弹性碰撞，碰后的小球m1、m2速度分别为v1′和v2′。碰撞前后，由动量守恒和动能守恒有m1v1＝m1v1′＋m2v2′、m1v＝m1v1′2＋m2v2′2，联立可得v1′＝v1、v2′＝v1。 以上结果可解释弹性碰撞实验研究的结论❸： (1)当m1＝m2时，v1′＝0、v2′＝v1，表示碰撞后两球交换速度。 (2)当m1＞m2时，v1′＞0、v2′＞0，表示碰撞后两球向前运动。 (3)当m1＜m2时，v1′＜0、v2′＞0，表示碰撞后质量小的球被反弹回来。 1．两球发生弹性正碰时，两者碰后交换速度。 (　　×　　) 2．一个自由运动的小球与另一静止的小球发生弹性碰撞时，该小球碰后的速度不可能大于其碰撞前的瞬时速度。(　　√　　) 知识点三 非弹性碰撞 1.非弹性碰撞过程中动量守恒，机械能有损失。 2．发生完全非弹性碰撞时，碰后物体都以共同速度运动，碰撞中机械能损失最大。 1．发生非弹性碰撞的物体，碰后一定是以共同速度运动。 (　　×　　) 2．无论发生哪种碰撞，物体的机械能都不会增大。(　　√　　) 批注❶：碰撞过程的特点 (1)时间短：在碰撞过程中，相互作用时间很短，相对于物体运动全过程所用的时间可以忽略不计。 (2)相互作用力大：在碰撞过程中，相互作用力先是急剧增大，然后再急剧减小，因此平均作用力很大。 (3)满足动量守恒条件：系统的内力远远大于外力，所以系统即使所受外力之和不为0，外力也可以忽略，因而认为系统的总动量守恒。 (4)位移为0：碰撞、爆炸过程是在一瞬间发生的，时间极短，所以可忽略物体的位移，认为物体在碰撞、爆炸前后仍在同一位置。 批注❷：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。 批注❸：(1)质量相等的两个钢球碰撞时，碰撞后两球交换了速度。 (2)质量较大的钢球与静止的质量较小的钢球发生弹性碰撞，碰后两球运动方向相同。 (3)质量较小的钢球与静止的质量较大的钢球发生弹性碰撞，碰后质量较小的钢球速度方向与原来相反。 [对应学生用书P19] 探究点一　弹性碰撞和非弹性碰撞的判断　(运动观念之形成) ►情境探究 如图所示，质量相等的两个钢球相碰撞，碰撞后A球立即停下，而B球几乎摆到A球原来的高度。改变A球拉起的高度，碰撞后仍会产生这一结果。 (1)两个小球发生碰撞，A、B两小球组成的系统动量是否守恒？ 提示：发生碰撞的两小球作用时间极短且内力远大于外力，故系统满足动量守恒。 (2)实验中“B球几乎摆到A球原来的高度”的现象说明什么？ 提示：说明碰后B球具有和A球几乎相同的动能。 (3)这类碰撞属于哪类碰撞？碰撞有什么特点？ 提示：属于弹性碰撞；碰撞过程中系统无机械能的损失。 ►探究归纳 碰撞的分类及特点 弹性 碰撞 碰撞过程中两物体总动量守恒，总动能守恒 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′， m1v12＋m2v＝m1v1′2＋m2v2′2 非弹 性碰撞 碰撞过程中两物体总动量守恒，总动能减少 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′， m1v12＋m2v>m1v1′2＋m2v2′2 完全非 弹性碰撞 碰后两物体粘在一起，碰撞过程中两物体的总动量守恒，动能损失最大 m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v， ΔEk＝m1v12＋m2v－(m1＋m2)v2 ►对点例练 质量分别为30