1.5 弹性碰撞和非弹性碰撞（教学课件）物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦弹性碰撞和非弹性碰撞，通过陨石撞击、网球碰撞等现象提问能量变化，衔接动量守恒知识，以滑块碰撞实验（不同质量、弹性架与胶布滑块）数据处理为支架，帮助学生区分碰撞类型及规律。 其亮点在于以科学探究为核心，通过实验数据对比（弹性碰撞动能不变、非弹性碰撞动能减少）和科学思维（公式推导、查德威克发现中子案例分析），结合问题导向的探究过程。学生能提升实验分析和模型建构能力，教师可利用系统案例和练习优化教学效果。

第一章 动量守恒定律 人教版（2019）选择性必修 第一册 5.弹性碰撞和非弹性碰撞 目录 学习目标 重点难点 课堂导入 探究新知 课堂小结 课堂练习 布置作业 1 2 3 4 5 6 7 2 01 02 03 04 物理观念 依托碰撞实验开展系统受力分析，深化运动与相互作用观念，掌握动量守恒的三类适用条件；区分弹性碰撞、非弹性碰撞在动量、机械能上的异同，明确弹性碰撞动量、机械能均守恒，非弹性碰撞只有动量守恒、机械能存在损耗；串联动量定理与动量守恒定律，构建碰撞问题的知识框架，能用碰撞规律解释生活中的相互作用现象。 科学思维 以碰撞实验为载体构建弹性、非弹性两类物理模型，运用整体法、隔离法选定研究系统，规范进行动量矢量运算；通过数据分析、逻辑推理辨析两类碰撞的规律差异，能对碰撞过程分段列式计算；将碰撞模型迁移到航天、微观粒子等复杂情境，形成模型化解题的科学思维。 科学探究 以气垫导轨、小车弹射实验为探究载体，采用控制变量法改变物体质量、初速度开展分组实验，规范测量、记录速度与质量数据；对比两类碰撞前后总动量、总机械能的数值，分析摩擦、空气阻力造成的实验误差，自主归纳动量守恒适用条件以及两种碰撞的能量特点，总结规律适用范围。 科学态度与责任 实验过程中规范运算、如实记录原始数据，客观看待实验误差，培养严谨求实、尊重事实的科学素养；结合航天器对接、交通事故、微观粒子散射等实例，感受两类碰撞规律在航天、工业、科研领域的应用价值，树立学以致用、用物理知识推动科技发展的责任意识。 学习目标 弹性碰撞和非弹性碰撞 01 教学内容 弹性碰撞的实例分析 02 碰撞的可能性 03 教学重点 1 教学重点 2 教学难点 3 区分弹性碰撞、非弹性碰撞，掌握两类碰撞的动量与机械能变化规律。 一维弹性碰撞公式推导，运用动量、能量守恒规律解决碰撞计算题。 结合实际情境判断碰撞类型，利用双守恒条件分析碰撞问题并解读实验误差。 重点难点 课堂导入——观察与思考 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？ 01 PART 01 第一部分 弹性碰撞和非弹性碰撞 探究新知 7 探究新知——实验：探究不同碰撞前后的物体的能量变化情况 1.实验演示： 探究新知——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 探究新知——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 探究新知——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 探究新知——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 探究新知——碰撞分类 碰撞后物体的形变完全恢复，碰撞后系统没有机械能损失，碰撞过程中系统机械能守恒． 1、弹性碰撞： 钢球、玻璃球碰撞时，机械能损失很小，它们的碰撞可以看作弹性碰撞。 探究新知——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： 碰撞后物体的形变只有部分恢复，系统有部分机械能损失。 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． 探究新知——典例探究 【例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。 探究新知——典例探究 【解析】（1)设碰撞前保龄球的速度大小为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。 02 PART 02 第二部分 弹性碰撞的实例分析 探究新知 17 探究新知——问题引出 观看视频，你能从理论上说明这是为什么吗？ 探究新知——正碰与斜碰 碰撞前 碰撞后 v'1 m1 m2 v'2 v1 m1 m2 v1 m1 m2 v'1 m1 m2 v'2 2.斜碰（非对心碰撞） 碰撞前后物体的运动方向不在同一直线上,如图所示 碰撞前 碰撞后 1.正碰（对心碰撞） 碰撞前后，物体的运动方向在同一直线上。这种碰撞称为正碰，也叫作对心碰撞或一维碰撞。 探究新知——弹性碰撞的规律 1、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’ 。请用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: 探究新知——弹性碰撞的规律 碰撞后两个物体的速度: （1）若m1大于m2 ： 则两球碰撞之后将同方向运动； 向右运动； 向右运动； 若m1远大于m2 ，即m2可忽略： 初速度； 2倍初速度； 探究新知——弹性碰撞的规律 碰撞后两个物体的速度: （2）若m1小于m2 ： 则两球碰撞之后将反方向运动； 向左运动； 向右运动； 若m1远小于m2 ，即m1可忽略： 原速反弹； 静止不动； 探究新知——弹性碰撞的规律 （3）若m1等于m2 ： 则两球碰撞之后将互换速度； 静止不动； 等于小球1的初速度； 碰撞后两个物体的速度: 硬币碰撞实验在这里得到了解释！ 探究新知——弹性碰撞的规律 v1 m1 m2 v2 1. 系统动量守恒： 2. 系统动能不增加： 内力远大于外力 机械能守恒或损失 或者 符合实际情况 3. 同向运动相碰： 且 碰后至少有一个物体要反向 （不能再次碰撞） 探究新知——典例探究 【例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？ 【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 m1=m1+m2 代入数据解得v1=1 m/s，v2=4 m/s。 探究新知——一动一静碰撞问题的讨论 质量为m1的球a以速度v1和静止的质量为m2的球b发生正碰，碰后球a、b的速度分别为v1'和v2'。根据能量损失情况不同，讨论碰后可能出现的情况如下： (1)弹性碰撞：v1'=v1，v2'=v1。 (2)完全非弹性碰撞：v1'=v2'=v1。 (3)一般情况下： v1≤v1'≤v1， v1≤v2'≤v1。 探究新知——典例探究 【例3】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3.3×107 m/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4.4×106 m/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通过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：中子的质量与氢原子核的质量mH有什么关系？ 探究新知——典例探究 【解析】两次碰撞都遵守动量守恒定律和能量守恒定律。设未知粒子的质量为m，初速度为v0，取碰撞前未知粒子速度方向为正方向，根据动量守恒定律和能量守恒定律可得mv0=mv+mHvH， m=mv2+mH 由此可得vH=v0 同理可求出未知粒子与氮原子核碰撞后，氮原子核的速度vN=v0= v0 探究新知——典例探究 查德威克在实验中测得氢原子核的速度为vH=3.3×107 m/s， 氮原子核的速度为vN=4.4×106 m/s。 由以上式子可得m=mH 即中子的质量与氢原子核的质量mH相等。 03 PART 03 第二部分 碰撞的可能性 探究新知 30 探究新知——碰撞的可能性 请从动量守恒、能量守恒及碰撞前后两物体速度关系的角度，分析碰撞能发生需满足的条件。 碰撞能发生遵从的三个原则： (1)系统动量守恒，即p1+p2=p1'+p2'。 (2)系统动能不增加，即Ek1+Ek2≥Ek1'+Ek2'或+≥+。 (3)速度要合理： ①若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。 ②若碰前两物体同向运动：碰前一定满足v后>v前。碰后两物体反向运动或做v前'≥v后'的同向运动。 探究新知——典例探究 【例4】 (多选)(2025·怀化市高二期末)冰壶运动是在冰上进行的一种投掷竞赛项目，极具观赏性，被称为冰上“国际象棋”。如图所示，某次训练中使用的冰壶A和冰壶B的质量分别为10 kg、20 kg，在光滑冰平面上沿同一直线同向运动，当A追上B时速度分别为vA=6 m/s，vB=2 m/s，A、B发生碰撞后，A、B两球速度的可能值是 A.vA'=4 m/s，vB'=3 m/s B.vA'=2 m/s，vB'=4 m/s C.vA'=-4 m/s，vB'=7 m/s D.vA'= m/s，vB'= m/s 探究新知——典例探究 【解析】四个选项均满足动量守恒，即mAvA+mBvB=mAvA'+mBvB'，系统碰前的总动能Ek=mA+mB=220 J，根据实际情况，碰后A的速度vA'不可能大于B的速度vB'，故A错误； 由动能公式得两球碰后的总动能为Ek'=mAvA'2+mBvB'2，计算得B、C、D选项中两球碰后的总动能分别为180 J、570 J、220 J，由于碰撞后系统动能不可能增加，故B、D正确，C错误。 课堂小结 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 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 布置作业 1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”； 2.完成分层作业。 谢谢聆听 鼎力物理制作，盗版必究 谢谢聆听 Lavf58.12.100 Lavf53.24.2 Lavf53.24.2 Lavf53.24.2 4.如图用不可伸长轻绳将物块a悬挂在O点，初始时，轻绳处于水平拉直状态，长度为L。现将a由静止释放，当物块a下摆至最低点时，恰好与静止在水平面上的物块b发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。已知物块可视为质点，b的质量是a的2倍，b与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。求： (1) 碰撞前瞬间物块a速度的大小； (2) 碰撞后b滑行的最大距离s。 5.如图所示，光滑水平面的右侧平滑连接一竖直放置的半圆形光滑轨道CD，轨道半径。物块A和B分别置于水平面上，mA=100g，mB=200g。现使物块A以速度=10m/s向右运动，与B发生正碰，碰后物块B能恰好通过半圆形轨道的最高点D，重力加速度g取10m/s2。 (1) 碰撞后物块B的速度大小； (2) 物块A和B在碰撞过程中损失的机械能； (3) 不同质量的物块之间发生的碰撞效果是不同的，若保证碰撞后物块B均恰好能经过半圆形轨道的最高点，求物块B的质量范围。 $