1.5弹性碰撞和非弹性碰撞 课件-2026-2027学年高二物理人教版选必一

该高中物理课件聚焦弹性碰撞和非弹性碰撞，通过定义碰撞及动量守恒条件引入，结合生活现象提问能量变化，衔接前序动量变化知识，搭建从动量到能量的学习支架。 其亮点在于实验驱动（滑块碰撞数据对比分析）与模型建构（推导弹性碰撞速度公式并口诀总结），融入科学探究与科学思维，结合冰壶、台球等实例培养物理观念，助力学生具象到抽象认知，教师可通过结构化内容提升教学效率。

选择性必修一 5.弹性碰撞和非弹性碰撞 第一章 动量守恒定律 授课教师：YANG 1 新课引入 碰撞指的是两个物体在很短的时间内发生相互作用，由于相互碰撞的物体组成的系统，外力通常远小于内力，可以忽略不计，系统在碰撞过程中动量守恒。 关于碰撞前和碰撞后的含义 碰撞前指的是即将发生碰撞那一时刻 ，而不是发生碰撞前的某一时刻。 碰撞后指的是碰撞刚刚结束的那一时刻， 而不是发生碰撞后的某一时刻。 新课引入 碰撞是生活中常见的现象。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呢？ 新课引入 1.实验演示 一、弹性碰撞和非弹性碰撞—研究小车碰撞前后动能的变化 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、弹性碰撞和非弹性碰撞—研究小车碰撞前后动能的变化 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、弹性碰撞和非弹性碰撞—研究小车碰撞前后动能的变化 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、弹性碰撞和非弹性碰撞—研究小车碰撞前后动能的变化 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、弹性碰撞和非弹性碰撞—研究小车碰撞前后动能的变化 1.弹性碰撞： (1)定义：碰撞过程中动能不变（机械能守恒）的碰撞 例如钢球、玻璃球的碰撞 (2)规律： 动量守恒 机械能守恒 一、弹性碰撞和非弹性碰撞—弹性碰撞 例如木制品、橡皮泥球的碰撞 动量守恒 机械能有损失 (1)定义：碰撞过程中动能减少（机械能不守恒）的碰撞 2.非弹性碰撞： (2)规律： 一、弹性碰撞和非弹性碰撞—非弹性碰撞 (1)定义：碰撞后两物粘合在一起，以共同速度运动。(机械能损失最多) 动量守恒 动能减少最多 一、弹性碰撞和非弹性碰撞—完全非弹性碰撞 (2)规律： 3.完全非弹性碰撞： 思考：你能归纳总结碰撞的种类以及其特点吗？ 种类 特点 弹性碰撞 动量守恒，机械能守恒 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 一、弹性碰撞和非弹性碰撞—总结 【典例】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： 可见，碰撞后系统的总动能小于碰撞前系统的总动能。 一、弹性碰撞和非弹性碰撞—典例 动能损失了一半。 1. 弹性碰撞：系统在碰撞前后 ⁠不变的碰撞。 2. 非弹性碰撞：系统在碰撞后 ⁠减少的碰撞。 动能 动能 （1）两小球在光滑水平面上碰撞后粘在一起，因而碰撞过程不满足动 量守恒定律。 （　×　） （2）发生碰撞的两个物体，其机械能一定是守恒的。 （　×　） × × 一、弹性碰撞和非弹性碰撞—练习 如图所示，运动员将冰壶A以初速度v0=2 m/s从M点水平掷出，沿直线 运动一段距离后与静止在N点的冰壶B发生正碰，碰后冰壶A、B的速度大 小分别为vA=0.3 m/s、vB=0.7 m/s，碰撞前后A的速度方向不变，运动中冰 壶可视为质点且碰撞时间极短。若冰壶A、B的质量均为20 kg，与冰面间 的动摩擦因数均为μ=0.015，重力加速度取g=10 m/s2。求： （1）两冰壶碰撞前冰壶A的速度大小v1； 答案： 1 m/s　 解析： 两冰壶碰撞过程中，满足动量守恒，以碰撞前A的速度方向为 正方向，有mv1=mvA＋mvB 代入数据解得 v1=1 m/s。 一、弹性碰撞和非弹性碰撞—练习 （2）M、N两点间的距离s； 答案： 10 m　 解析： 冰壶A从M点水平掷出至运动到N点与冰壶B碰撞前的过程，根 据动能定理得 －μmgs=m－m 代入数据解得s=10 m。 一、弹性碰撞和非弹性碰撞—练习 （3）通过计算判断两冰壶碰撞是否为弹性碰撞。 答案： 见解析 解析： 碰撞前A、B两冰壶的总动能为 Ek1=m=10 J 碰撞后两冰壶的总动能为 Ek2=m＋m=5.8 J 由于Ek1＞Ek2，可知两冰壶碰撞过程中有动能损失，为非弹性碰撞。 一、弹性碰撞和非弹性碰撞—练习 〔多选〕在光滑水平面上动能为E0、动量大小为p0的小钢球1与静止小钢球 2发生碰撞，碰撞前后球1的运动方向相反，将碰撞后球1的动能和动量大 小分别记为E1、p1，球2的动能和动量大小分别记为E2、p2，则必有 （　　） A． E1＜E0 B． p2＞p0 C． E2＞E0 D． p1＞p0 √ √ 解析： 　碰撞后两小钢球均有速度，根据碰撞过程中总动能不增加可知 E1＜E0，E2＜E0，p1＜p0，否则，就违反了能量守恒定律，根据动量守恒定 律得p0=p2－p1，得到p2=p0＋p1，可见p2＞p0，故A、B正确，C、D错误。 一、弹性碰撞和非弹性碰撞—练习 丁俊晖在斯诺克比赛中让白球击中一颗红球发生碰撞后，将红球送入球网，为什么白球恰好停下来了？ 二、弹性碰撞的实例分析—思考 （1）模型建构：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。 根据动量守恒定律 弹性碰撞机械能守恒 碰撞后两个物体的速度: 二、弹性碰撞的实例分析—模型建构 等质量，换速度； 大碰小，一起跑； 小碰大，要返回； 铅撞乒，乒两倍； 乒撞铅，乒返弹。 （2）结果分析： 二、弹性碰撞的实例分析—结果分析 角度1　弹性碰撞的特点 在冬奥会冰壶比赛中，一冰壶沿着赛道做直线运动，与另一静止的相 同冰壶发生弹性正碰。忽略冰壶与冰面间的摩擦，下列关于两个冰壶碰撞 前后动量随时间的变化关系可能正确的是（　D　） D 二、弹性碰撞的实例分析—练习 解析：设两冰壶的质量均为m，入射冰壶碰撞前的初速度为v0，碰撞后的 速度为v1，被碰冰壶碰撞后的速度为v2，两冰壶发生弹性正碰，根据动量 守恒定律有mv0=mv1＋mv2，根据机械能守恒定律有m=m＋m，联 立解得v1=v0=0，v2=v0=v0，可知碰撞后两冰壶速度互换，则碰撞 后入射冰壶的动量为0，被碰冰壶的动量等于碰撞前入射冰壶的动量。故 选D。 二、弹性碰撞的实例分析—练习 角度2　弹性碰撞与非弹性碰撞 （2026•淮安高二期中）A、B两小球在光滑水平面上沿同一直线运 动，B球在前，速度vB为3 m/s，A球在后，速度vA为6 m/s，mA=1 kg。经 过一段时间，A、B发生正碰，碰撞时间极短，碰撞后A球速度vA′为2 m/s，B球速度vB′为5 m/s。 （1）求碰撞过程中A球受到的冲量大小； 答案： 4 N•s　 解析： 根据动量定理可得碰撞过程中A球受到的冲量为IA=mAvA′－ mAvA=－4 N•s。其大小为4 N•s。 二、弹性碰撞的实例分析—练习 （2）求B球的质量mB； 答案： 2 kg　 解析： 碰撞过程，根据动量守恒定律可得 mAvA＋mBvB=mAvA′＋mBvB′ 解得B球的质量为mB=2 kg。 （3）试分析A、B两球发生的碰撞为弹性碰撞还是非弹性碰撞。 答案： 见解析 二、弹性碰撞的实例分析—练习 解析： 碰撞前两球组成的系统的总动能为 Ek1=mA＋mB=27 J 碰撞后两球组成的系统的总动能为 Ek2=mAvA′2＋mBvB′2=27 J 碰撞前后两球组成的系统总动能不变， 故A、B两球发生的是弹性碰撞。 二、弹性碰撞的实例分析—练习 如图所示，A、B、C、D、E、F小球并排放置在光滑的水平面上，其中 B、C、D、E小球质量相等均为M，另外两个小球A、F质量相等均为m， 已知M＞m，A球以初速度v0向B球运动，之后各小球所发生的碰撞均为弹 性碰撞，则碰撞之后（　　） A． 5个小球静止，1个小球运动 B． 4个小球静止，2个小球运动 C． 3个小球静止，3个小球运动 D． 6个小球都运动 √ 二、弹性碰撞的实例分析—练习 解析： 　根据题意可知，各小球所发生的碰撞均为弹性碰撞，则A球与B 球碰撞时，由动量守恒定律和机械能守恒定律有mv0=mv1＋Mv2， m=m＋M，解得v1=v0，v2=v0，由于m＜M可知，碰撞 后A球向左运动，B球向右运动，B、C、D、E质量相等，弹性碰撞后，不 断交换速度，最终E有向右的速度，B、C、D静止，E、F质量不等，且E的 质量大于F的质量，碰撞后，E、F都向右运动，则最终3个小球静止，3个 小球运动，故选C。 二、弹性碰撞的实例分析—练习 1.系统动量守恒原则：碰撞前后系统的总动量守恒. 2.动能不增加原则：碰撞后系统的总动能小于或等于碰撞前系统的总动能，即系统的总动能不增加. 3.物理情景可行性原则：若碰后两物体同向运动，则碰撞后后面物体的速度一定小于或等于前面物体的速度（否则碰撞没有结束，还要发生碰撞）. v1 m1 m2 v1′ m1 m2 v2′ 三、拓展—碰撞三原则 〔多选〕质量为m、速度为v的A球跟质量为3m的静止B球发生正碰。 碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，因此，碰撞后B球的速度可能有 不同的值。碰撞后B球的速度可能是（　BC　） A． 0.8v B． 0.5v C． 0.4v D． 0.2v 解析：取向右为正方向，碰撞过程动量守恒，设碰后A球速度为v1，B球速 度为v2，若两球发生弹性碰撞，则mv=mv1＋3mv2，mv2=m＋×3m， 解得v2=0.5v；若为完全非弹性碰撞，则mv=（m＋3m）v′，解得v′=0.25v， 则B球的速度取值范围在0.25v~0.5v之间，符合题意的是B、C项。 BC 三、拓展—练习 　质量相等的A、B两球在光滑水平面上均向右沿同一直线运动，A球的动 量为pA=9 kg•m/s，B球的动量为pB=3 kg•m/s，当A球追上B球时发生碰 撞，则碰后A、B两球的动量可能是（　　） A． pA′=6 kg•m/s，pB′=6 kg•m/s B． pA′=8 kg•m/s，pB′=4 kg•m/s C． pA′=－2 kg•m/s，pB′=14 kg•m/s D． pA′=－4 kg•m/s，pB′=17 kg•m/s √ 三、拓展—练习 解析： 　A、B两球碰撞过程动量守恒，即pA′＋pB′=pA＋pB=9 kg•m/s＋ 3 kg•m/s=12 kg•m/s，故排除D项；A、B选项数据表明碰撞后两球的动量 均为正值，即碰后两球沿同一方向运动，因碰撞后A球的速度应小于或等 于B球的速度，即vA′≤vB′，而B项中vA′=＞vB′=，因此又可排除B项； 根据动量守恒并结合动能不增加可得＋≥＋，代入A、C项可 得A项正确，C项错误。 三、拓展—练习 　保龄球、台球、冰壶等的碰撞问题 　　碰撞是自然界中常见的现象，在体育娱乐中也有很多碰撞问题，如保 龄球、台球、冰壶等的碰撞，这些碰撞，一般均可认为系统动量守恒，系 统动能不一定守恒。 〔多选〕如图所示，光滑水平桌面上一只质量为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，下列判断正确的是（　BD　） BD A． 碰撞前保龄球的速度大小为4.0 m/s B． 碰撞前保龄球的速度大小为2.9 m/s C． 该碰撞是弹性碰撞 D． 该碰撞是非弹性碰撞 三、拓展—练习 解析：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，故A错误，B正确；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，故C错误，D正确。 三、拓展—练习 弹性碰撞和 非弹性碰撞 弹性碰撞 非弹性碰撞 ①动量守恒： ②机械能不守恒： --动碰静 Lavf58.12.100 $