1.5 弹性碰撞和非弹性碰撞 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

第一章 动量守恒定律 5 弹性碰撞与非弹性碰撞 授课教师：XXX 人教版（2019）高中物理（选择性必修一） 碰撞是自然界中常见的现象。陨石撞击地球而对地表产生破坏，网球受球拍撞击而改变运动状态…… 物体碰撞中动量的变化情况，前面已进行了研究。那么，在各种碰撞中能量又是如何变化的？ 新课引入 1.实验演示： 一、实验：探究不同碰撞前后的物体的能量变化情况 2.数据处理 环节一：质量不同装有弹性碰撞架的滑块发生碰撞后分开 质量m（g） 速度v(cm/s) 次数 A滑块m1 B滑块m2 A碰前v1 B碰前v2 A碰后v'1 B碰后v'2 1 275.5 175.5 56.0 0 12.8 67.3 2 74.7 0 16.5 89.2 3 92.0 0 22.7 108.3 一、实验：探究不同碰撞前后的物体的能量变化情况 2.数据处理 环节一：质量不同装有弹性碰撞架的滑块发生碰撞后分开 总动能 次数 碰前 碰后 1 0.043 0.002+0.040=0.042 2 0.077 0.005+0.071=0.076 3 0.116 0.007+0.103=0.110 实验结论：在误差允许范围内，碰撞后，系统动能不变 一、实验：探究不同碰撞前后的物体的能量变化情况 2.数据处理 环节二：质量不同且贴有胶布的滑块发生碰撞后不分开 质量m 速度v 次数 A滑块m1 B滑块m2 A碰前v1 B碰前v2 A碰后v'1 B碰后v'2 1 270.0 168.0 79.0 0 45.8 45.8 2 89.0 0 54.1 54.1 3 142.4 0 87.4 87.4 一、实验：探究不同碰撞前后的物体的能量变化情况 2.数据处理 环节二：质量不同且贴有胶布的滑块发生碰撞后不分开 总动能 次数 碰前 碰后 1 0.084 0.028+0.018=0.046 2 0.107 0.040+0.025=0.065 3 0.273 0.103+0.064=0.167 实验结论：碰撞后，系统动能减少 一、实验：探究不同碰撞前后的物体的能量变化情况 1、弹性碰撞：碰撞前后系统动能不变。 钢球、玻璃球碰撞时，动能损失很小，它们的碰撞可以看作弹性碰撞。 二、碰撞分类 橡皮泥球之间的碰撞是非弹性碰撞 2、非弹性碰撞：碰撞后动能减少。 3、完全非弹性碰撞：碰撞后两物体一起以同一速度运动。碰撞后物体的形变完全不能恢复，系统机械能损失最大。 二、碰撞分类 【例】两个物体的质量都是m,碰撞以前一个物体静止,另一个以速度v向它撞去。碰撞以后两个物体粘在一起,成为一个质量为2m的物体，以一定的速度继续前进。碰撞后该系统的总动能是否会有损失？ v 静止 m m v’ 2m 根据动量守恒定律： 碰撞后的共同速度： 碰撞前的总动能： 碰撞后的总动能： 碰撞后系统的总动能小于碰撞前系统的总动能 二、碰撞分类 请同学们观察这个硬币碰撞实验？你能从理论上说明这是为什么吗？ 三、弹性碰撞的规律 三、弹性碰撞的规律 v1 静止 m1 m2 v2’ m2 动量守恒： 动能不变: 动碰静：物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性碰撞，碰撞后它们的速度分别为v1’ 和v2’ 。用m1、m2、v1表示v1’ 和v2’ 的公式。 v1’ m1 现在你可以解释硬币碰撞实验的现象了吗？ 1.当m1＝m2时，v1′＝0，v2′＝v1(质量相等，速度交换) 2.当m1＞m2时，v1′＞0，v2′＞0，且v2′＞v1′(大碰小，一起跑) 3.当m1＜m2时，v1′＜0，v2′＞0(小碰大，要反弹) 4.当m1≫m2时，v1′＝v1，v2′＝2v1(极大碰极小，大不变，小加倍) 5.当m1≪m2时，v1′＝－v1，v2′＝0(极小碰极大，小等速率反弹，大不变) 三、弹性碰撞的规律——动碰静 动碰静 动碰动：若在一光滑水平面上有两个质量分别为m1、m2的刚性小球A和B，以初速度v1、v2同向运动（v1>v2），若它们能发生一维弹性碰撞，求它们碰撞后的速度v1’和v2’ 。 思考：若v2=0，结论与前面的是否相同？ 三、弹性碰撞的规律 动量 守恒： 动能 不变: 质量相等，速度交换 1.动量守恒：p1＋p2＝p1′＋p2′. 2.动能不增加：Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′. 3.速度要合理 (1)若碰前两物体同向运动，则应有v后>v前，v前′≥v后′。 (2)碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。 三、弹性碰撞的规律 碰撞三原则 弹性碰撞和 非弹性碰撞 弹性 碰撞 非弹性 碰撞 动碰静 课堂小结 动碰动 1. 如图所示，光滑水平面上一只质量为5.0 kg的保龄球，撞上一只原来静止、质量为1.5 kg的球瓶。此后球瓶以3.0 m/s的速度向前飞出，而保龄球以2.0 m/s的速度继续向前运动，求： (1)碰撞前保龄球的速度大小； (2)通过计算判断该碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞。 当堂巩固 解析 （1）设碰撞前保龄球的速度为v1，根据动量守恒定律有 Mv1＝Mv1'＋mv2，解得v1＝2.9 m/s （2）保龄球和球瓶组成的系统初、末动能分别为 Ek0＝M＝21.025 J Ek1＝Mv1'2＋m＝16.75 J 因为Ek1<Ek0，所以该碰撞为非弹性碰撞。 当堂巩固 2. 质量m1＝4 kg、速度v0＝3 m/s的A球与质量m2＝2 kg且静止的B球在光滑水平面上发生弹性碰撞，碰后A、B两球速度分别为多少？ 当堂巩固 拓展　 (1)如果A、B碰撞后粘在一起，则碰后A、B一起运动的速度为多大？此时系统动能损失为多少？ (2)若碰撞过程中，系统动能损失情况未知，则碰撞后B球的速度在什么范围内？ 解析 两球发生弹性碰撞，则满足动量守恒和机械能守恒，有 m1v0＝m1v1＋m2v2 m1m1m2 代入数据解得v1＝1 m/s，v2＝4 m/s。 拓展 （1）2 m/s　6 J（2）2 m/s≤vB≤4 m/s 当堂巩固 3. (2025·泰安市高二期中)如图所示，质量和大小完全相同的A、B两球，在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，以水平向右为正方向，A球的速度是vA＝8 m/s，B球的速度vB＝－2 m/s，一段时间后A、B两球发生对心碰撞。碰撞之后A、B两球的速度vA'、vB'，不可能的是 A.vA'＝－2 m/s，vB'＝8 m/s B.vA'＝3 m/s，vB'＝3 m/s C.vA'＝2 m/s，vB'＝4 m/s D.vA'＝7 m/s，vB'＝－1 m/s 当堂巩固 √ 解析 由题意可知，两小球碰撞前总动量为p＝mvA＋mvB＝6m，总动能为Ek＝mm＝34m，若碰后vA'＝－2 m/s，vB'＝8 m/s，总动量为p'＝mvA'＋mvB'＝6m，总动能为Ek'＝mvA'2＋mvB'2＝34m，此次碰撞符合动量守恒定律，动能不增加，故A不符合题意；若碰后vA'＝3 m/s，vB'＝3 m/s，总动量为p'＝mvA'＋mvB'＝6m，总动能为Ek'＝mvA'2＋mvB'2＝9m，此次碰撞符合动量守恒定律，动能不增加，故B不符合题意；若碰后vA'＝2 m/s，vB'＝4 m/s，总动量为p'＝mvA'＋mvB'＝6m，总动能为Ek'＝mvA'2＋mvB'2＝10m，此次碰撞符合动量守恒定律，动能不增加，故C不符合题意；若碰后vA'＝7 m/s，vB'＝－1 m/s，即碰撞后，两小球运动方向都不改变，不符合实际，故D符合题意。 当堂巩固 Lavf58.12.100 $