第1章 第5节 弹性碰撞与非弹性碰撞（正文）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册关键能力提升同步学案（人教版）

该高中物理导学案聚焦弹性碰撞与非弹性碰撞，通过光滑水平面两物体碰撞实例导入，引导学生思考碰撞类型判断及动能变化，衔接动量守恒定律与能量关系，以探究问题、典例分析和对标训练为支架，深化对一维碰撞问题的理解。 以核心素养为导向，通过“问题导入-思考讨论-典例解析”的探究活动培养科学探究能力，结合“一动碰一静”模型建构与定量推理提升科学思维，联系交通安全等实际强化物理观念，分层习题设计助力学生掌握碰撞规律与应用。

5.弹性碰撞与非弹性碰撞 【定标—核心素养】 关键能力与核心素养 考情揭秘 直击能力 定标素养 基本考查点 碰撞的定义和分类； 动量守恒定律和能量关系综合；“一动碰一静”模型. 1. 理解弹性碰撞与非弹性碰撞的定义，能分析具体实例中碰撞特点及类型. 2. 能运用动量守恒定律和动能公式对简单的一维碰撞问题进行定量分析与推理；通过对比理想模型与实际案例，发展模型建构与理想化思维能力. 3. 能设计简单的实验方案验证碰撞过程中的动量守恒，并观察动能变化情况；能根据实验数据判断碰撞类型，提升数据分析与证据推理能力. 4. 认识到物理规律在交通安全、工程防护等领域的重要应用价值；养成尊重实验事实、严谨求证的科学态度，增强社会责任意识. 1. 掌握弹性碰撞和非弹性碰撞定义. 2. 能分析碰撞过程两物体系统的能量变化.能够有质疑精神，逻辑思维的分析能力，培养建构模型能力.能够推理论证生产生活中的有关现象，并提出创新性实验方案. 3. 经历碰撞的探究过程，尝试用科学探究的方法研究物理问题.能在观察和分析中发现问题、提出合理假设；具有设计探究方案和获取数据的能力.解释并交流探究成果. 4. 具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，形成探索自然的内在动力，培养严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度. 重点及难点 弹性碰撞与非弹性碰撞过程分析； 一维正碰的处理：动量守恒与能量守恒（能量损失）方程联立求解. 题型及难度 综合题为主， 难度中等. 【本课时主要内容】 碰撞 碰撞实例分析 【答案】很短　很大　远大于　动量守恒　动量　动能 m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'　m1+m2=m1v1'2+m2v2'2　v1　v1　0　v1　-v1　0　v1　2v1　动量　动能　m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'　m1+m2>m1v1'2+m2v2'2　相同的速度　动能　m1v1+m2v2=(m1+m2)v共　v共=　ΔEk=m1+m2-(m1+m2)　动量　动能　速度　最小　最大　完全非弹性　动量　动能　弹性 探究1　弹性碰撞和非弹性碰撞 【问题导入】 如图，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. 【思考与讨论】 1.如何判断物体发生碰撞的类型？ 2.碰撞后该系统的总动能是否会有损失？ 3.若有损失，求两物体碰撞过程中损失的动能与碰前总动能的比值. 引出碰撞的类型以及判断方法：碰撞分为弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞，根据动量是否守恒以及动能是否守恒来判断. 【典例1】(教材改编题)质量为m、速度为v的A球与质量为3m的静止B球发生正碰.碰撞可能是弹性,也可能是非弹性.则碰撞后B球的速度可能是 (　　) A. 0.2v B. 0.4v C. 0.6v D. 0.8v 【必备知识】碰撞的分类,动量守恒定律的应用,动能的概念和表达式. 【关键能力】　 【答案】　B　 【解题思路】 【对标训练1】质量为3m、速度为v的A球跟质量为2m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,则碰撞后B球的速度可能为 (　　) A. v B. v C. v D. 2v 【答案】B　 【解题思路】 【易错提醒】注意弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞的分类依据;动量守恒列式需规定正方向. 探究2　弹性碰撞的实例分析 【问题导入】 如图所示，质量mA＝0.2 kg、mB＝0.3 kg的大小相同的两小球A、B均静止在光滑水平面上.现给A球一个向右的初速度v0＝5 m/s，之后与B球发生对心碰撞. 【思考与讨论】 1. 若A、B两球发生的是弹性碰撞，求碰后A球和B球的速度大小分别是多少？ 2. 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？ 3. 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？ 4. 你能说出生活中类似的例子吗？ 【典例2】在光滑的水平面上,质量为m1的小球A以速率v0向右运动.在小球A的前方有一质量为m2的小球B处于静止状态,如图所示.小球A与小球B发生弹性碰撞后,小球A、B均向右运动,且碰后A、B的速度大小之比为1∶4,则两小球质量之比 为 (　　) 　典例2 A. 2∶1 B. 3∶1 C. 1∶2 D. 1∶3 【必备知识】碰撞中“一动碰一静”的规律. 【关键能力】 【答案】A 【解题思路】 　碰撞问题解题策略: 1. 抓住碰撞的特点和不同种类碰撞满足的条件,列出相应方程求解. 2. 可熟记一些公式,例如“一动碰一静”模型中,两物体发生弹性正碰后的速度满足:v1=v0、v2=v0. 3. 熟记弹性正碰的一些结论,例如,当两物体质量相等时,两物体碰撞后交换速度;当m1≫m2,且v20=0时,碰后质量大的物体速度v0不变,质量小的物体速度为2v0;当m1≪m2,且v20=0时,碰后质量大的物体速度不变(仍静止),质量小的物体原速率反弹. 【对标训练2】如图所示,质量为m2=3 kg的小球B静止在光滑的水平面上,质量为m1=2 kg的小球A以速度v0=5 m/s向B运动,并与B发生对心弹性碰撞.碰后A、B两小球的速度分别为 (　　) 　对标训练2 A. -1 m/s,4 m/s B. 1 m/s,4 m/s C. 1 m/s,6 m/s D. -1 m/s,6 m/s 【答案】A　 【解题思路】 【易错提醒】速度需要考虑方向. 探究3　碰撞中的合理性问题分析 【问题导入】 A、B两物体在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，A、B质量分别为mA、mB，速度分别为vA、vB，A追上B并发生碰撞. 【思考与讨论】 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. 【典例3】A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,mA=1 kg,mB=2 kg,vA=6 m/s,vB=2 m/s,在A追上B并发生碰撞后,A、B两球速度的可能值是 (　　) A. vA'=3 m/s,vB'=3.5 m/s　 B. vA'=5 m/s,vB'=2.5 m/s C. vA'=1.5 m/s,vB'=3 m/s　 D. vA'=-3 m/s,vB'=6.5 m/s 【必备知识】碰撞可能性的判断. 【关键能力】　 【答案】A 【解题思路】 　1. 动量守恒:碰撞过程中,系统的总动量保持不变. 2. 动能不增加:在碰撞过程中,部分动能可能转化为其他形式的能,如内能(物体发热)、声能等,但能量不能无中生有.因此,碰撞后的总动能不可能大于碰撞前的总动能. (1) 弹性碰撞:E前=E后,动能完全守恒,这是一种理想情况,宏观世界中近似发生(如钢球碰撞). (2) 非弹性碰撞:E前>E后.动能有损失,这是绝大多数实际情况. (3) 完全非弹性碰撞:E前-E后的值最大.碰撞后两物体黏合在一起,以共同速度运动,是动能损失最多的一种情况. 3. 速度要合理:碰撞前、后的速度关系要符合实际情况. (1) 追赶原则:碰撞前,后者的速度一定大于前者的速度; (2) 运动趋势原则:碰撞后,后者不可能“穿过”前者前进; (3) 完全非弹性碰撞的“黏合”特性:碰撞后两物体速度必须相等; (4) 速度大小关系:弹性碰撞中,接近速度等于远离速度. 【对标训练3】如图所示,A、B两球在光滑水平面上沿同一直线向右运动.现规定向右为正方向,A的动量为5 kg·m/s,B的动量为7 kg·m/s,在A追上B并与其发生正碰后,A、B两球的动量可能分别为(　　) 　对标训练3 A. pA=0 kg·m/s,pB=12 kg·m/s B. pA=5 kg·m/s,pB=17 kg·m/s C. pA=3 kg·m/s,pB=8 kg·m/s D. pA=8 kg·m/s,pB=4 kg·m/s 【易错提醒】判断碰撞是否可能发生需要同时满足三个条件. 【答案】A　 【解题思路】 探究4　类碰撞重要模型 【问题导入】 如图所示，光滑水平面上静止着一个刚性小球B，左端与水平轻质弹簧相连，另有一刚性小球A向右运动，并与弹簧发生相互作用，两球半径相同，问： 【思考与讨论】 1. 小球A接触弹簧后最初一段时间，两小球各做什么运动，弹簧长度如何变化？ 2. 弹簧的弹性势能什么时候最大？此时两球的总动能如何？ 3. 两球共速以后，两球短时间内分别做什么运动？弹簧长度如何变化？ 4. 小球B的速度什么情况下最大？此时弹性势能如何？ 【典例4】如图甲所示,一轻弹簧的两端与质量分别为m1、m2的两物块A、B相连接,并静止在光滑水平面上.现使A获得水平向右、大小为3 m/s的瞬时速度,从此刻开始计时,两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示,从图像提供的信息可得 (　　) 　典例4 A. 在t1和t3时刻,两物块达到共同速度1 m/s,且弹簧分别处于压缩和拉伸状态 B. 在t1~t2时间内,A、B的距离逐渐增大,t2时刻弹簧的弹性势能最大 C. 两物块的质量之比为m1∶m2=2∶1 D. 在t2时刻,A、B两物块的动能之比为Ek1∶Ek2=1∶6 【必备知识】类碰撞弹簧模型. 【关键能力】　 【答案】A　 【解题思路】 　模型特点: 1. 两个或两个以上的物体与弹簧相互作用的过程中,若系统所受外力的矢量和大小为0,则系统动量守恒. 2. 在能量方面,由于弹簧形变会使弹性势能发生变化,系统的总动能将发生变化;若系统所受的外力和除弹簧弹力以外的内力不做功,系统机械能守恒. 3. 弹簧处于最长(最短)状态时两物体速度相等,弹性势能最大,系统动能通常最小(完全非弹性碰撞拓展模型). 4. 弹簧恢复原长时,弹性势能为0,系统动能最大(完全弹性碰撞拓展模型,相当于碰撞结束时). 【对标训练4】如图所示,在光滑的水平面上,有两个质量均为m的小车A和B,两车之间用轻质弹簧相连,小车A一开始静止,小车B以速度v0向右运动,则这以后的运动过程中,弹簧获得的最大弹性势能为(　　) 　对标训练4 A. m B. m C. m D. m 【答案】A　 【解题思路】 【易错提醒】弹性势能最大在两物体共速时取得. 学科网（北京）股份有限公司 $