第一章 5 碰 撞-【导与练】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步全程学习全书word（新教材，教科版）

5　碰　撞 [学习目标] 1.通过学习理解弹性碰撞、非弹性碰撞,了解正碰(对心碰撞)。 2.通过实例分析,会应用动量、能量的观点解决一维碰撞问题。 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)弹性碰撞:碰撞过程中,系统总机械能保持不变的碰撞。 (2)非弹性碰撞:碰撞过程中,有一部分机械能转化为其他形式的能量的碰撞。 (3)完全非弹性碰撞:在非弹性碰撞中,如果两物体碰后粘在一起,以相同的速度运动,这样的碰撞为完全非弹性碰撞,这种碰撞机械能损失最多。 知识点二　中子的发现 1.1928年,玻特用α粒子去轰击轻金属铍(Be)时,发现有一种贯穿力很强的中性射线,当时他认为这是γ射线。 2.居里夫妇用玻特发现的射线去轰击石蜡,从石蜡中打出了质子流,他们认为是γ射线撞击石蜡里的氢原子核的结果。 3.1932年,查德威克用这种中性射线与质量已知的氢核和氮核分别发生碰撞,并用动量守恒定律和能量守恒定律求出了这种中性粒子的质量,从而发现了中子。 1.思考判断 (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)与静止的小球发生弹性碰撞时,入射小球碰后的速度不可能大于其入射速度。(　√　) 2.思维探究 (1)如图所示,打台球时,质量相等的白球与花球发生碰撞,两个球一定交换速度吗? 答案:不一定。只有质量相等的两个物体发生一维弹性碰撞时,系统的总动量守恒,总机械能守恒,才会交换速度,否则不会交换速度。 (2)查德威克在中子的发现过程中,主要借助物理的什么知识测出了中子质量? 答案:动量守恒定律和能量守恒定律。 要点一　对弹性碰撞的理解及应用 如图为两钢球碰撞时的情境。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,说明了什么? 答案: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。 　两质量分别为m1、m2的小球发生弹性正碰,v1≠0,v2=0,碰撞过程中系统动量守恒,有 m1v1=m1v1′+m2v2′, 弹性碰撞中没有机械能损失,则m1=m1v1′2+m2v2′2, 碰后两球速度分别为v1′=v1,v2′=v1。 (1)若m1=m2,v1≠0,v2=0,则v1′=0,v2′=v1,即二者碰后交换速度。 (2)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。 (3)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。 [例1] 如图所示,ABC为一固定在竖直平面内的光滑轨道,BC段水平,AB段与BC段平滑连接,质量为m1的小球从高为h处由静止开始沿轨道下滑,与静止在轨道BC段上质量为m2的小球发生碰撞,碰撞后两球的运动方向处于同一水平线上,且在碰撞过程中无机械能损失。求碰撞后小球m2的速度大小v2。(重力加速度为g) 解析:设质量为m1的小球碰撞前瞬间的速度为v,根据机械能守恒定律有m1gh=m1v2, 解得v=, 设碰撞后质量为m1的小球与质量为m2的小球的速度分别为v1和v2,根据动量守恒定律有 m1v=m1v1+m2v2, 由于碰撞过程中无机械能损失,则m1v2=m1+m2, 联立解得v2==。 答案: [针对训练1] 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,已知碰撞前绿色玻璃球的动能为E,碰撞之后黄色玻璃球的动能为(　B　) A.E B.E C.E D.E 解析:两玻璃球发生弹性正碰,根据动量守恒定律和机械能守恒定律,则有3mv0=3mv1+mv2,×3m=×3m+m,解得v2=v0,黄色玻璃球的动能为Ek=m=××3m=E,故选B。 要点二　对非弹性碰撞的理解及应用 　 如图所示,一质量为m的子弹以速度v0打入静止在光滑水平面上质量为M的木块,若子弹进入木块后与木块一起向前运动,该碰撞属于什么类型的碰撞? 答案:完全非弹性碰撞。 非弹性碰撞的分类及特点 分类 特点 公式 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′, m1+m2> 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+m2