05 第一章 5.弹性碰撞和非弹性碰撞-【名师导航】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册同步讲义(人教版)
5.弹性碰撞和非弹性碰撞
[学习目标] 1.了解弹性碰撞和非弹性碰撞。2.会分析具体实例中的碰撞类型及特点。3.会用动量、能量的观点解决生产生活中与一维碰撞相关的实际问题。
[教用·问题初探]——通过让学生回答问题来了解预习教材的情况
问题1 如图所示是我们熟知的桌球游戏,若将被碰球换成同质量、同大小的软橡皮球,会有什么变化?
问题2 引起这一变化的原因是什么?
问题3 根据“问题1”和“问题2”你能概括出碰撞特点吗?
弹性碰撞和非弹性碰撞
1.弹性碰撞:系统在碰撞前后动能不变。
2.非弹性碰撞:系统在碰撞后动能减少。
提醒:碰撞是指相对运动的物体相遇时,在极短的时间内它们的运动状态发生显著变化的过程。满足m1Δv1=-m2Δv2。
【思考讨论】
问题1 发生碰撞的两物体,系统的动量守恒,系统的机械能是否一定守恒?
提示:机械能不一定守恒,只有发生弹性碰撞时,机械能才守恒。
问题2 分析教材P18-P19的“参考案例1”,其中所列3种情况中的碰撞分别属于什么种类的碰撞?
提示:第1、3两种情况是弹性碰撞,第2种是非弹性碰撞。
问题3 从形变的角度怎样理解弹性碰撞和非弹性碰撞?
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提示:若两个物体碰撞时形变能全部恢复原状,则在碰撞过程中只发生动能和弹性势能之间的相互转化,动能没有损失;若碰撞时形变有部分恢复原状,则碰撞后系统的动能有损失。
【知识归纳】
1.碰撞的特点
时间特点 | 作用时间极短,相对物体运动的全过程可忽略 |
受力特点 | 在相互作用过程中,相互作用力先是急剧增大,然后急剧减小 |
动量特点 | 系统所受外力远小于内力,可认为系统的总动量守恒 |
位移特点 | 可忽略物体的位移,认为物体在碰撞前后在同一位置 |
能量特点 | 碰撞前的总动能总是大于或等于碰撞后的总动能,碰撞后动能不会增加 |
2.碰撞的分类
(1)弹性碰撞:系统动量守恒,机械能守恒。
(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。
(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。
【典例1】 (人教版P22例题改编)(碰撞的分类)如图所示,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?若有,求两物体碰撞中损失的动能与碰前总动能的比值。
[解析] 根据动量守恒定律得mv=2mv′,
则v′=,碰撞前的总动能Ek=
mv2
碰撞后的总动能Ek′=×2mv′2=
mv2
碰撞后系统的总动能小于碰撞前系统的总动能。
碰撞中损失的动能ΔE=Ek-Ek′=mv2,
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故。
[答案] 见解析
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