第1章 第5节 碰 撞-【优学精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修一同步教参（教科版）

第5节　碰　撞

1．知道什么是弹性碰撞和非弹性碰撞。　2.会根据碰撞的特点对碰撞过程进行判断。

3．会用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题。

一、碰撞的分类

根据碰撞前后两物体总动能是否变化，可将碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞两类。

1．弹性碰撞

碰撞前后两滑块的总动能不变的碰撞称为弹性碰撞。在两物体发生弹性碰撞的过程中，两物体都要发生弹性形变，动能有一部分转化为弹性势能，而在转化过程中，总机械能保持不变，碰撞过程结束，两物体都恢复原来的形状。更准确的说法是：碰撞过程中，系统总机械能保持不变的碰撞，称为弹性碰撞。

2．非弹性碰撞

在碰撞后，系统的总机械能减少，在碰撞过程中，有一部分机械能转化为其他形式的能量，这种碰撞称为非弹性碰撞。

3．完全非弹性碰撞

在非弹性碰撞中，如果两物体碰后粘在一起，以相同的速度运动，这种碰撞称为完全非弹性碰撞。

二、中子的发现

1．1932年，英国物理学家查德威克发现了中子。

2．中子质量的计算

设中性粒子的质量为m，碰前速率为v，碰后速率为v′，氢核的质量为mH，碰前速率为零，碰后速率为vH，碰撞前后的动量和动能都守恒，则

mv＝mv′＋mHvH

mv2＝mv′2＋mHv

解得vH＝

同理，对氮原子核的碰撞可解得

vN＝

由上述两式可得＝

已知氮核质量与氢核质量的关系为mN＝14mH，查德威克在实验中测得氢核速率和氮核速率的关系是vH≈7.5 vN，由此得m＝mH。

(1)两物体发生非弹性碰撞时，动量不守恒，动能也不守恒。(　　)

(2)碰撞后，两个物体粘在一起，动量是守恒的，但机械能损失是最大的。(　　)

(3)弹性碰撞过程中，系统机械能守恒。(　　)

(4)非弹性碰撞时，动量守恒，系统机械能减小。(　　)

提示：(1)×　(2)√　(3)√　(4)√

知识点一　碰撞的特点和应用

(1)碰碰车是一种十分受欢迎的游乐设施，已知碰碰车甲的总质量m1＝100 kg，碰碰车乙的总质量m2＝60 kg，两车始终在一条直线上运动，碰撞时间极短，如图所示。现观测到车甲以v0＝4.5 m/s的速度与静止的车乙发生碰撞，碰后甲、乙的速度变为v1＝1.5 m/s和v2＝5 m/s，请分析这次碰撞是不是弹性碰撞。如果不是弹性碰撞，请计算一下碰撞过程中的机械能损失。

(2)如图甲、乙所示，两个质量都是m的物体，物体B静止在光滑水平面上，物体A以速度v0正对B运动，碰撞后两个物体粘在一起，以速度v继续前进，两物体组成的系统碰撞前后的总动能守恒吗？如果不守恒，那么总动能如何变化？

[提示]　(1)两车碰撞前的总动能Ek＝m1v＝1 012.5 J，碰撞后总动能Ek′＝m1v＋m2v＝862.5 J，由于Ek>Ek′，可知碰撞过程系统机械能减少，这次碰撞不是弹性碰撞，损失的机械能ΔE＝Ek－Ek′＝150 J。

(2)不守恒。碰撞时：mv0＝2mv，得v＝，Ek1＝mv，Ek2＝×2mv2＝mv，所以ΔEk＝Ek2－Ek1＝mv－mv＝－mv，即系统总动能减少了mv。

1．碰撞的特点

(1)时间特点：碰撞现象中，相互作用的时间极短，相对物体运动的全过程可忽略不计。

(2)相互作用力特点：在碰撞过程中，系统的内力远大于外力，所以碰撞过程动量守恒。

(3)位移特点：在碰撞过程中，由于在极短的时间内物体的速度发生突变，物体发生的位移极小，可认为碰撞前后物体处于同一位置。

(4)能量的特点：碰撞过程系统的动能不会增加，可能减少，也可能不变。

2．碰撞的分类

(1)按碰撞前后机械能是否守恒可分为弹性碰撞和非弹性碰撞。

(2)按碰撞前后速度的方向是否与球心的连线在同一直线上可分为对心碰撞和非对心碰撞。

3．判断碰撞类型的思路