1.5 弹性碰撞与非弹性碰撞 教学设计 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

§1.5 弹性碰撞与非弹性碰撞 学习目标： 1、会设计合理的方案验证动量守恒定律。 2、掌握一维碰撞前、后速度的测量方法，并学会处理实验数据。 3、会分析实验中的误差问题。 新课引入： 在碰撞过程中，我们可以发现，有的碰撞发生的是弹性形变，有的碰撞发生的是非弹性形变。前面的学习告诉我们，物体在碰撞中由于弹力的作用，各自的动量都发生了变化，但碰撞系统的总动量守恒，那么发生弹性或非弹性形变的碰撞中，能量又是如何变化的呢？ 新课教学： 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 观看实验视频，发现总结实验规律 情景1：两个滑块相互碰撞的端面上安装弹性碰撞架，滑块碰撞后随即分开 结论：系统在碰撞前后动能不变，这样的碰撞称为弹性碰撞。 情景2：两个滑块的碰撞端装上胶布，滑块碰撞后连成一体 结论：系统在碰撞后动能减少，这样的碰撞称为非弹性碰撞。 总结：通过这两种碰撞情形的研究，我们可以发现，如果碰撞过程中发生的是弹性形变，对应的物体能够恢复原状，这种碰撞就不会有能量损失，故称之为弹性碰撞。反之，如果碰撞过程中发生的是非弹性形变，对应的物体不能够恢复原状，这种碰撞就有能量损失，称之为非弹性碰撞。 例题：如图，在光滑水平面上，两个物体的质量都是m，碰撞前一个物体静止，另一个物体以速度v向它撞去。碰撞后两个物体粘在一起，成为一个质量为2m的物体，以一定速度继续前进。碰撞后该系统的总动能是否会有损失？如果有，损失的动能有多少？ 分析：碰撞后两者速度相同，这个碰撞过程动能损失最多，称为———完全非弹性碰撞 过渡：两小球相碰，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同一直线上，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，也叫做对心碰撞或一维碰撞。如果碰撞之后两球的速度不再沿着这条直线，这种碰撞称为斜碰或二维碰撞。下面我们就以一维的弹性碰撞为例来研究碰撞的规律。 二、弹性碰撞的实例分析 v1 问题1：碰撞过程遵守动量守恒，我们可以列出什么方程？ 问题2：由于弹性碰撞没有动能损失，我们还可以列出什么方程？ 问题3：能否求出碰撞后两球的速度？ 讨论： 1、若m1=m2，两球的碰后速度是什么关系呢？ 2、若m1>>m2，两球的碰后速度是什么关系呢？ 3、若m1<<m2，两球的碰后速度是什么关系呢？ 拓展学习：弹性碰撞 1、如果是弹性碰撞，e=？ 2、如果是完全非弹性碰撞，e=？ 3、如果是一般的非弹性碰撞，0<e<1 例：一种未知粒子跟静止的氢原子核正碰，测出碰撞后氢原子核的速度是3.3×107m/s。该未知粒子跟静止的氮原子核正碰时，测出碰撞后氮原子核的速度是4.4×106m/s。已知氢原子核的质量是mH，氮原子核的质量是14mH，上述碰撞都是弹性碰撞，求未知粒子的质量。 这实际是历史上查德威克测量中子质量从而发现中子的实验，请你根据以上查德威克的实验数据计算：中子的质量与氢核的质量mH有什么关系？ 分析：在微观高速领域，动量守恒定律和能量守恒定律同样成立。 设未知粒子的质量为m，初速度为v0，根据弹性碰撞规律可得： 思考：要让中子与原子核碰撞，以便把中子的速度降下来，为此应该选用质量较大的还是质量较小的原子核？为什么？ 例：A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA=1kg，mB=2kg，vA=6m/s，vB=2m/s，当A追上B并发生碰撞后，A、B两球速度的可能值是（ A ） A.vA'=3m/s，vB'=3.5m/s B.vA'=5m/s，vB'=2.5m/s C.vA'=1.5m/s，vB'=3m/s D.vA'=-3m/s，vB'=6.5m/s 碰撞可能性问题的讨论要考虑以下三个问题： ①碰撞后不能发生二次碰撞→B错 ②要满足动量守恒定律→C错 ③碰撞后动能不会再增加→D错 学科网（北京）股份有限公司 $$