第1章 5 弹性碰撞和非弹性碰撞-【精彩三年】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册课程探究与巩固Word教参（人教版2019）

多学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 5弹性碰撞和非弹性碰撞 课程解凌 课标要点 学科素养 链接浙江选考 1,通过实验，了解弹性碰撞和非弹性 科学思维：理解碰撞 碰撞的特点。定量分析一维碰撞问题 的特点，建立碰撞的 并能解释生产、生活中的弹性碰撞和 1. 掌握碰撞的分类。 过程模型。 非弹性碰撞现象。 2.会应用动量、能量观点分 科学探究：通过小车 2.查阅资料，了解太空物体的碰撞和 析解决在一条直线上的碰撞 碰撞前后动能的变 微观粒子的碰撞等相关信息。 问题 化，认识碰撞中的能 3.观察台球碰撞前后的运动情况，尝 量转化和守恒 试用动量知识定性解释 教材整体初识构建与探源 知识点一弹性碰撞 1.弹性碰撞：如果系统在碰撞前后动能不变，这类碰撞叫作弹性碰撞。 2.对心碰撞：如图所示，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。 碰撞前 碰撞后 88g 对心碰撞 3.在弹性对心碰撞中，由动量守恒定律得m1十m22=m,由机械能守 恒定律得12m1021+12m2022=12m1021,解得1=m1一m2m1+m2,02=2m1m1 十m21。 (1)若m=m,则有1=0,2=1。 (2)若m>m,则有1=1,2=201 (3)若m《m2，则有叫=一01,2=0。 4.碰撞与爆炸的不同点、相同点 比较项目 碰撞 爆炸 独家授权侵权必究 多学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 碰撞过程中没有其他形式 爆炸过程中往往有化学能转化为 不同点 的能转化为机械能，系统的 动能，系统的动能增加 动能不会增加 时间特点 相互作用时间很短 相互作用 物体间的相互作用力先急剧增大，然后急剧减小，平均作用力 力的特点 很大 相 系统动量 同 系统的内力远大于外力，外力可忽略不计，系统的总动量守恒 的特点 点 由于碰撞、爆炸过程是在一瞬间发生的，时间极短，所以，在 位移特点 物体发生碰撞、爆炸的瞬间，可认为物体在碰撞、爆炸后仍在 同一位置 [思辨] 1.判断题（正确的打“√”，错误的打“×”） ()在碰撞现象中，相互作用时间很短。（√） (2)物体发生碰撞瞬间，可忽略物体的位移。（√) (3)质量相等的两个物体发生弹性对心碰撞后，交换速度。（√） 2.思考题：在弹性碰撞过程中，系统的动能一直守恤吗？ 答案：在弹性碰撞过程中，系统的动能与弹性势能相互转化，动能不是一直 守恒，但是机械能一直守恒，并且在弹性碰撞前、后动能是相等的。 知识点二非弹性碰撞 1,非弹性碰撞：如果系统在碰撞后动能减少，这类碰撞叫作非弹性碰撞。 2,完全非弹性碰撞：若两个物体碰撞时成为一个整体，即它们相对静止，这 样的碰撞叫作完全非弹性碰撞。 (1)若发生完全非弹性碰撞，则碰后具有共同速度，动量守恒，即(m1十m2)= miv (2)若发生完全非弹性碰撞，则动能损失最大。 [思辨荆 1.判断题（正确的打“√”，错误的打“X”) ()发生非弹性碰拉后，系统的动能一定减少。（√）》 独家授权侵权必究 多学科网书城■ 品神书店·知名教辅·正版资源 6.2xXK.com● 您身边的互联网+教辅专家 (2)系统碰控后的总能量一定减少。(×) (3)系统碰擅后的总机械能不增加。（√） 2.思考题：所有碰擅过程动量都守恒吗？为什么？ 答案：都守恒。碰撞过程中物体的相互作用时间很短，系统的内力远大于外 力，外力可忽略不计。 命题整体感知尝试与研析 类型一 弹性碰撞与类弹性碰撞问题 一角度1：弹性碰撞问题 系统在碰撞过程中，满足动量守恒、机械能守恒，系统内物体之间的作用时 间极短。 例1如图所示，A、B是两个用等长细线1、2悬挂起来的大小可忽略不计的 小球，m=5m4。球B静止，拉起球A,使细线1与竖直方向夹角为30°，由静止 释放球A,在最低点球A与球B发生弹性碰撞。不计空气阻力，则关于碰后两小 球的运动，下列说法正确的是(C) 1309 BO A,球A静止，球B向右运动，且细线2偏角小于30 B.球A向左运动，球B向右运动，且细线2偏角等于30° C.球A向左运动，球B向右运动，细线1偏角大于细线2偏角，且都小于 309 D.球A向左运动，球B向右运动，细线1偏角等于细线2偏角，且都小于 30° 【解析】设球A到达最低点的速度为，在最低点球A与球B发生弹性碰撞 后，球A的速度为4，球B的速度为，取向右为正方向，由动量守恒定律可得 m0A十m0a=m4,由机械能守恒定律可得12mA02A十12n2B=12mA02,可得 V4=m4一mBm4十mBo=一23，B=2mAm4十mBu=130,球A向左运动，球B 向右运动，细线1偏角大于细线2偏角，且都小于30°，故选项C正确。 ·独家授权侵权必究· 多学科网书城■ 品神书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 活学活用 [2023镇海中学检测]如图所示，小球A的质量为m4=5kg,动量大小为P =4kgms,小球A水平向右运动，与静止的小球B发生弹性碰撞，碰后小球A 的动量大小为卫A=1kgms,方向水平向右，则(A) B〉 7777717777n A.碰后小球B的动量大小为Pa=3kgm/s B.碰后小球B的动量大小为pg=5kgms C.小球B的质量为15kg D.小球B的质量为6kg 【解析】规定水平向右为正方向，碰撞过程中小球A、B组成的系统动量守 恒，所以有卫A十P=PA,解得PB=3kgms,故A正确，B错误：由于是弹性碰 撞，所以没有动能损失，故2Ap'2mA+2Bp2mB=2Ap2A,解得m=3kg,故C、 D错误。 角度2：类弹性碰撞问题 系统在类弹性碰撞过程中，满足动量守恒、机械能守恒。与弹性碰撞相比， 在类弹性碰撞中，系统内物体之间的作用时间较长。 例2质量为m2的小车静止于光滑的水平面上，小车的上表面和14圆周轨道 均光滑。如图所示，一个质量为m1的小球以速度。水平冲向小车，当小球返回 左端脱离小车时，下列说法正确的是(D) A.小球一定沿水平方向向左做平抛运动 B.小球一定沿水平方向向右做平抛运动 C.小球相对小车可能竖直向下做匀加速直线运动 D.小球相对地面可能做自由落体运动 【解析】在小球滑上小车又返回到离开小车的整个过程，系统在水平方向上 动量守恒，取水平向右为正方向，在水平方向上，由动量守恒定律得m十m22 =m10o,由机械能守恒定律得12m121+12m2022=12m120,解得1=m1一m2ml 独家授权侵权必究 多学科网书城■ 品神书店·知名教辅·正版资源 ■b2XXkc0m○ 您身边的互联网+教辅专家 十m2o。如果m1m2,则1<0，小球离开小车后向左做平抛运动：如果m1=m2, 则=0，小球离开小车后做自由落体运动：如果m>m2,则0，小球离开小车 后向右做平抛运动且小球与小车在水平方向不会共速，则小球不会相对小车向下 做自由落体运动，故A、B、C错误，D正确。 活学活用 [2023温州中学检测明]如图所示，质量为M的滑块静止在光滑的水平面上， 滑块的光滑弧而底部与桌面相切，一个质量为m的小球以速度。向滑块滚米，小 球最后未越过滑块，则小球到达最高点时，小球和滑块的速度大小是(A) m0 A.v0M千m B.mvoM C.Mv0M+m D.MvOm 【解析】小球沿滑块上滑的过程中，小球和滑块组成的系统在水平方向上不 受外力，因而系统在水平方向上动量守恒，小球到达最高点时和滑块具有相同的 对地速度（若速度不相同，必然相对运动，此时一定不是在最高点）。由系统在水 平方向上动量守恒得(M十m)p=moo,所以o=v0M十m,故选A。 类型二非弹性碰撞问题 非弹性碰撞：两物体碰后虽然分开，但碰撞过程中系统机械能可能有一部分 转化为内能，故系统机械能有一定的损失。 例3如图所示，冰壶A以1.5ms的速度与静止在冰而上的冰壶B正碰，碰 后瞬间B的速度大小为1.2ms,方向与冰壶A碰前速度方向相同，碰撞时间极短。 若已知两冰壶的质量均为20kg,则下列说法中错误的是(B) A.冰壶A、B相碰时，冰壶A和冰壶B组成的系统动量近似守恒 B.碰后瞬间冰壶A的速度大小为0.4m/s C.碰撞过程中，冰壶A对冰壶B的冲量大小为24Ns D.冰壶A、B碰撞过程是非弹性碰撞 【解析】由于碰撞时间极短，内力远大于外力，可知冰壶A、B相碰时，A ·独家授权侵权必究 多学科网书城■ 品神书店·知名教辅·正版资源 ■b2XXkc0m○ 您身边的互联网+教辅专家 和B组成的系统动量近似守恒，A正确：冰壶A、B碰撞过程，由动量守恒定律 有oA十m0B=o,解得0A=0.3m/s,B错误；碰撞过程中，根据动量定理，冰 壶A对冰壶B的冲量大小I=mog=24N·s,C正确：碰撞之前系统的动能为1220 =22.5J,碰撞之后系统的动能为12mo2A+12mo2B=15.3J<22.5J,可知，冰壶 A、B碰撞过程是非弹性碰撞，D正确。 活学活用 [2023泉州一中检测]甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动， 甲追上乙，并与乙发生碰撞，碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所 示。已知甲的质量为1kg,则碰撞过程两物块损失的机械能为(A) w(m's) 6.0 4.0 甲 -2.04 A.3J B.4J C.5J D.6J 【解析】设甲的质量为m,乙的质量为M1,碰撞前甲、乙的速度分别为 和2，碰撞后甲、乙的速度分别为和4，碰撞过程中动量守恒，则十4 =m1十2，解得M=6kg,则碰撞过程两物块损失的机械能△E=1221+ 12Mo22-12o23-1224=3J,故A正确，B、C、D错误。 类型三完全非弹性碰撞问题 完全非弹性碰撞：碰后粘在一起运动，即具有共同速度。 例4在光滑水平面上，一质量为2kg的物体a与另一物体b发生正碰，碰撞 时间极短，两物体的位置随时间变化的规律如图所示，以物体α碰前速度方向为 正方向。下列说法正确的是(D) 4s/m 16 0 812店 独家授权侵权必究 多学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2XXK.com● 您身边的互联网+教辅专家 A.碰撞后物体a的动量为6kgm/s B.碰撞后物体b的动量为2kgm/s C.物体b的质量为2kg D.碰撞过程中物体a对物体b的冲量为6Ns 【解析】由题图可知，碰撞前物体a的速度为o=xt=164ms=4m/s,碰撞 后物体a、b共同的速度为o=41=24一1612一4ms=1ms,则碰撞后物体a的 动量为p,=m0=2kg×1ms=2kgm/s,故A错误；物体a、b碰撞过程中，由 动量守恒定律可得(m.十m)o=m0。,解得m=6kg,故C错误；碰撞后物体b的 动量为%=m0=6kg×1ms=6kgms,故B错误；对物体b,由动量定理可得 16=m60一0=6kg×1m/s=6Ns,故D正确。 活学活用 如图所示，质量为M的车厢静止在光滑的水平面上，车厢内有一质量为m的 滑块以初速度。在车厢地板上向右运动，与车厢两壁发生若干次碰撞，最后相对 车厢静止，则车厢的最终速度是(C) M 77777777777777 A.0 B.o,方向水平向右 C.vM十m,方向水平向右 D.mOM,方向水平向右 【解析】选滑块与车厢组成的系统为研究对象，系统在水平方向上不受外力 作用，故在水平方向动量守恒，并且最后两者具有共同的速度，规定向右为正方 向，由水平方向动量守恒得M十m)0=,所以有)=vM十m,方向水平向右， 与o同向，故C正确，A、B、D错误。 一本课点睛（教师用书独有） 碰撞的种类及特点 分类标准 种类 特点 能量是否守恒 弹性碰撞 动量守恒，机械能守恒 独家授权侵权必究· 多学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 非弹性碰撞 动量守恒，机械能有损失 完全非弹性碰撞 动量守恒，机械能损失最大 碰撞前后动量 对心碰撞（正碰） 碰撞前后速度共线 是否共线 非对心碰撞（斜碰） 碰撞前后速度不共线 温警说明：课后请完成高效作业7 ◆独家授权侵权必究·