内容正文:
创新实验提升
例3:(1)落地点(2)L、a、B、H、s、mA、mB
(3)m√2gl(1-cosa=mV2gL(1-cosB+mm√2n
解析:A球向下摆到与B球相碰前的速度为
1=√2gL(1-cosa)
碰后A球的速度U1'=√2gL(1-cosB)
碰后B球做平抛运动的初始速度,'=
t-
2
若要验证动量守恒定律,需满足:m心1=m,'+mg,
即mA√2gl(1-cosa)=mA√2gL(1-cosB)+ms√2H
/8
例4:(2)0.99(3)右(5)m+M)d(7)59.7
m△t
解析:(2)游标卡尺的分度值为0.1mm,则挡光片的宽度为
d=0.9cm+9×0.1mm=0.99cm。
(3)小车经过光电门的速度为4=品
测得挡光片经过A、B的挡光时间分别为13.56ms、17.90s,
可知小车经过光电门A的速度大于经过光电门B的速度,故
应适当调高轨道的右端。
(5)小车经过光电门的速度为”车=△
d
子弹粘上小车的过程,根据动量守恒定律有mm=(M+m)v
解得v=(M+m)d
m△t
(7)根据表格数据,可得子弹速度大小”的平均值为
0=+2+,+4+5=59.7m/5。
5
5.弹性碰撞和非弹性碰撞
探究点1弹性碰撞和非弹性碰撞
要点归纳
2.(1)动能(2)减少(3)最大
判断正误
(1)V(2)V(3)×(4)V
例1:(1)1m/s(2)1.25J
解析:(1)A、B相碰满足动量守恒,以。的方向为正方向,有
mo =2mv
得两球跟C球相碰前的速度v,=1m/s。
(2)两球与C球碰撞同样满足动量守恒,以。的方向为正方
向,有2m1=mwc+2m2
解得两球碰后的速度2=0.5m/s,
丙次碰撞损夫的动能1△21=宁m,2-子×2m,2”-方m
1
=1.25J。
跟踪训练1:D甲、乙碰撞的过程中,甲、乙组成的系统动量守
恒,以向右为正方向,设碰撞前甲的速度为甲,乙的速度为
2,碰撞后乙的速度为vz',由动量守恒定律得:m甲v甲+
mzz=mzz',代人数据解得:vz'=1m/s,方向水平向右,
故AB错误;甲、乙碰撞过程机械能的变化量:△E=2mmm2+
21
之m22-722”,代人数据解得△E=14001,即机被
能减少了1400J,故C错误,D正确。
例2:BC两冰壶碰撞过程中动量守恒,设甲队的冰壶碰撞前后
的速度分别为o和1,对手队的冰壶碰后的速度为2,则有
m0=m1+m2,已知o=0.4m/s,1=0.1m/s,解得2=
0.3m/s,A错误,B正确:两冰壶碰撞前系统的能量为E,=
1
m,2=152J,两冰壶碰撞后系统的能量为E,=2m2+
2m,=0.95J,由于E,<E,则两冰壶之间的碰撞是非弹性
碰撞,C正确,D错误。
跟踪训练2:BC由题图可知,碰撞前两物体的速度分别为,=
=4m,与-光=0,碰撞后两物体的速度分别为'
△t1
△t1
△x1
4的,=-2m/,'=A2
_2=2ms,根据动量守恒定律m+
1
m,=m'+m',解得m=3kg,碰前Eo=2m+0=
1
8J,碰后E=2m2+2m,42=8J,故两个物体发生弹
性碰撞。
探究点2弹性碰撞的实例分析
要点归纳
1.同一条直线上这条直线对心碰撞一维碰撞
1
2m1-m22m1
2.(1)m442m,m+m1
m1+m2
判断正误
(1)×(2)×
例3:(1)号(2)号m
解析:(1)设A与B碰撞后,A的速度为UA,B的速度为Ug,A
与B发生弹性正碰,由动量守恒定律和能量守恒定律有m
+ma=m。号m2+m=72,得,=0,n=,设
1
B与C发生碰撞后粘在一起的速度为v,由动量守恒定律有
3m=m,得=号。
(2)B与C碰撞中损失的动能4E=子m,2-子·3m得
AE=3mto
跟踪训练3:BCD碰撞过程动量守恒,两球的动量变化大小相
等,方向相反,A错误;选水平向右为正方向,由动量守恒定律
1
可得m6=m+m,由能量关系得2m02=之m2+
1
m1-m2
2m,联立解得=m,+m
=-1m/s(方向水平向左),
些-情m2s(方向水平向右),B正确;达水平向右
为正方向,对A有1=m1“1-m%=0.1×(-1)N·s-0.1×3
N·s=-0.4N·s,即冲量大小为0.4N·s,C正确:A在碰撞
过程中受到的平均作用力为F=女=Q0N=-40N,大小
为40N,D正确。
探究点3碰撞可能性问题
例4:C甲、乙两球在碰撞过程中动量守恒,所以有P1+P2=
P'+P2',即p1'=2kg·m/s。由于在碰撞过程中,不可能有其
他形式的能量转化为机械能,只能是系统内物体间机械能相
互转化或一部分机械能转化为内能,因此系统的机械能不会
特所世有编+公公质以有因为
题目给出的物理情景是“甲从后面追上乙”,要符合这一物理
情景,就必须有>,即m<弓m:同时还要符合碰撞后
乙球的速度必须大于或等于甲球的速度这一物理情景,即
品≤盒所以n二行,放C港项正确
跟踪训练4:AC若小球A与小球B发生完全非弹性碰撞,则有
mo=(m+2m)0共,解得共=3o,若小球A与小球B发生弹
性碰撞,则有m=m’+2m',m2=2m
2+2×
2
2m。2,解得'=了o,所以碰后B的速度36≤≤了o,
故选AC。
素养能力提升
例5:CA球与B球相碰时,由于A球的质量小于B球的质量,
A球被弹回,B球获得速度,与C球碰撞,由于发生的碰撞为
弹性碰撞,且B、C两球质量相等,则B球静止,C球获得速度,
同理,C球与D球的碰撞、D球与E球的碰撞都是如此,E球
获得速度后与F球发生碰撞,由于E球的质量大于F球的质
量,所以E球、F球碰后都向前运动,所以碰撞之后,A、E、F三
球运动,B、C、D三球静止,选项C正确。
专题强化3碰撞模型及拓展应用
提升点1弹簧一小球(物块)模型
例1:C结合图像分析两物块的运动过程:0~t,时间内,m1逐
渐减速,m,逐渐加速,弹簧被压缩,t1时刻二者速度相等,系
统动能最小,弹性势能最大,弹簧的压缩量最大;t1~t3时间
内,弹簧先逐渐恢复原长,m,继续加速,m1先减速到零,然后
反向加速,2时刻两物块加速度均为零,弹簧恢复原长,由于
此时两物块速度方向相反,因此弹簧的长度继续增大,m2开
始减速,m1先减速到零,然后反向加速,t3时刻两物块速度相
等,系统动能最小,弹性势能最大,弹簧伸长量最大;t~t4时
间内,弹簧由伸长状态逐渐恢复原长,以后重复这个过程:由
上述分析可知,在t1t3时刻两物块达到共同速度1m/s,在
时刻弹簧处于压缩状态,在t3时刻弹簧处于伸长状态,A错
误;由上述分析可知,从t3到t4时刻弹簧由伸长状态逐渐恢
复原长,B错误:以m1的初速度方向为正方向,0~t时间内,
由动量守恒定律可得m1v1=(m1+m2)2,将v1=3m/s,2=
1m/s代人解得m1:m2=1:2,C正确;在t2时刻m1的速度
大小为3=1m/s,m2的速度大小为v4=2m/s,又有m1:m2
=1:2,根据E=2mt解得Ea:Ea=1:8,D错误。
21
跟踪训练1:1)受(2)号(3)7
解析:(1)在A、B碰撞的过程中弹簧的压缩量是极其微小的,
产生的弹力可完全忽略,即C球并没有参与作用,因此A、B
两球组成的系统所受合外力为零,动量守恒,以的方向为
正方向,则有mt,=2m1,解得=2。
(2)粘在一起的A、B两球向右运动,压缩弹簧,由于弹力的作
用,C球加速,速度由零开始增大,而A、B两球减速,速度逐渐
减小,当三球相对静止时弹簧最短,此时三球速度相等。在这
一过程中,三球和轻弹簧构成的系统动量守恒,以A、B两球
刚刚粘在一起的速度方向为正方向,有2m1=3m2,解得v2=
2
34=30
(3)当弹簧被压缩至最短时,弹性势能最大,即E,=2×
2m2-×3m2=7u,2。
。1
提升点2“光滑圆弧轨道一滑块(小球)”模型
Mvp
例2:(1)2(m+M)g
(2)2m
m+Mo(3)见解析
解析:(1)当小球滑至4圆弧形槽内的最大高度时,设小球和
小车具有共同速度,对小球和小车组成的系统,由水平方向
动量守恒有:m=(m+M)v
⊙
设小球能滑至4圆孤形槽内的最大高度为九,由系统机械能
守恒有7,2=7(m+M)2+msh
②
由①②解得h=2(m+M)g
Mvo
(2)当小球滑至圆孤形稽内的最大高度后,又会从子国弧
形槽内滑下,小球刚滑离小车时小车速度最大,设此时小球速
度为,小车具有向右的速度为2,以向右为速度正方向,由
水平方向动量守恒有mo=m形1+M2
③
1
M2
由系统机械能守恒有2m,2=2m,2+21
④
由③④解得:,=m-。,
2m
m+M%,=
m+Moo
(3)由上面解得=m出
m+M%知:
当m=M时,v1=0,小球从小车左端脱离后做自由落体运动;
当m>M时,>0,小球从小车左端脱离后向右做平抛运动;
当m<M时,1<0,即小球脱离小车时速度向左,则小球从小
车上脱离后向左做平抛运动。
变式拓展:()小球刚冲出4圆弧形槽时,小球和小车在水平方
向的速度相等,小球冲出4圆弧形槽后做斜上抛运动。
(2)因为小球冲出子圆弧形糟后在水平方向上以相同速度匀
速运动,故小球还能落回4圆弧形槽。
8028
类型二:利用动量守恒定律求质量或速度
例4:(2024·福建卷)某小组基于动量守恒定律测量玩具枪子弹离开枪口的速度大小,实验装置如
图()所示。所用器材有:玩具枪、玩具子弹、装有挡光片的小车、轨道、光电门、光电计时器、
十分度游标卡尺、电子秤等。实验步骤如下:
光电门B
光电门A
日L挡光片玩具枪管
小车7
左
轨道
右
图a
图凸)
(1)用电子秤分别测量小车的质量M和子弹的质量m;
(2)用游标卡尺测量挡光片宽度d,示数如图(b)所示,宽度d=
cm;
(3)平衡小车沿轨道滑行过程中的阻力。在轨道上安装光电门A和B,让装有挡光片的小车
以一定初速度由右向左运动,若测得挡光片经过A、B的挡光时间分别为13.56s、
17.90ms,则应适当调高轨道的
(选填“左”或“右”)端。经过多次调整,直至挡
光时间相等;
(4)让小车处于A的右侧,枪口靠近小车,发射子弹,使子弹沿轨道方向射出并粘在小车上,小
车向左运动经过光电门A,测得挡光片经过A的挡光时间△;
(5)根据上述测量数据,利用公式=
(用d、m、M、△t表示)即可得到子弹离开枪口的
速度大小v;
(6)重复步骤(4)五次,并计算出每次的v值,填入下表;
次数
1
2
3
4
5
速度v(m/s)
59.1
60.9
60.3
58.7
59.5
(7)根据表中数据,可得子弹速度大小v的平均值为
m/s。
(结果保留3位有效数字)
夯基提能作业
请同学们认真完成练案[6]
S.弹性碰撞和非弹性碰撞
●
目标重点展示
素养目标
学习重点
物理观念
知道碰撞的分类,理解弹性碰撞和非弹性碰撞。
(1)弹性碰撞“一动一静”
科学思维
能在熟悉的问题情境中根据实际情况选择弹性碰撞和非
碰后速度的计算
弹性碰撞模型解决问题。
(2)碰撞的特点
(3)碰撞可能性问题
科学探究
通过演示实验探究弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。
029
探究点1弹性碰撞和非弹性碰撞
●新知导学
[提示]
情境:碰撞是我们日常生活中常见的现象,台球桌上台球的碰撞(图甲),
相同点是碰撞过程持
汽车碰撞测试中两车的相向碰撞(碰撞后均静止)(图乙)等。
续时间极短,此过程
中内力远大于外力,
碰撞满足动量守恒;
不同点是碰撞过程中
甲
机械能损失有多有
探究:这些碰撞有哪些相同点?又有哪些不同?(从动量和能量的角度
少,题图甲损失的机
械能相比碰撞前的机
进行分析)
P[提示]
械能占比较小,题图
●要点归纳
乙损失的机械能相比
碰撞前的机械能占比
1.碰撞过程的五个特点
较大。
时间特点
在碰撞现象中,相互作用的时间很短
作用力
在相互作用过程中,相互作用力先是急剧增大,然后急剧减小,
特点
平均作用力很大
系统的内力远远大于外力,所以系统即使所受合外力不为零,
[举例们
动量特点
但外力可以忽略,系统的总动量守恒
生活中的碰撞现象的
分析
碰撞过程是在一瞬间发生的,时间极短,在物体发生碰撞的瞬
碰撞现象广泛存在,
位移特点
间,可忽略物体的位移,认为物体在碰撞前后仍在同一位置
如锤子击打钉子,台
球间的撞击,足球运
碰撞过程系统的总动能不增加,即碰撞前总动能E,≥碰撞后总
动员身体间的合理冲
能量特点
动能E'
撞,火车车厢间的挂
接,对撞机中微观粒
2.碰撞的分类
子的碰撞等。这类现
(1)弹性碰撞:系统在碰撞前后
不变。
象中,相互作用情况
(2)非弹性碰撞:系统在碰撞后动能
复杂,力的作用时间
(3)完全非弹性碰撞:系统动量守恒,碰撞后合为一体或具有相同的速
短,通常可以从动量
的角度加以分析。
度,动能损失
[举例们]
3.弹性碰撞和非弹性碰撞遵从的规律
[思考]
种类
遵从的规律
弹性碰撞后物体形变
有何特点?
弹性碰撞
动量守恒,机械能守恒
提示:弹性碰撞后的
非弹性碰撞
动量守恒,机械能有损失
物体不发生永久性的
形变,不裂成碎片,
完全非弹性碰撞
动量守恒,机械能损失最大,碰后速度相等(或成为一体)
不粘在一起,不发生
P[思考]
传热及其他变化。
030
[判断正误]
(1)发生碰撞的两个物体,动量是守恒的。
(
)[拓展]
(2)发生弹性正碰的两物体,动量和机械能一定都守恒。
(
散射
(3)两物体发生碰撞过程中,机械能可能增加。
(
微观粒子相互接近时
(4)碰撞过程中,内力远大于外力时,动量守恒。
(
并不像宏观物体那样
“接触”,因此微观
P[拓展]
粒子的碰撞又叫作散
类型一:碰撞的特点
射。发生散射时仍遵
例1:如图所示,在水平光滑直导轨上,静止着三○6,○
循动量守恒定律。
个质量均为m=1kg的相同小球A、B、C,现
A
B
让A球以,=2m/s的速度向着B球运动,A、B两球碰撞后粘合在一
起,两球继续向右运动并跟C球碰撞,C球的最终速度vc=1/s。求:
(1)A、B两球跟C球相碰前的共同速度的大小;
[规律方法]处理碰
(2)两次碰撞过程中一共损失的动能。
●[规律方法]
撞问题的三点提醒
(1)选取动量守恒的
系统:若有三个或更
多个物体参与碰撞
时,要合理选取所研
究的系统。
(2)弄清碰撞的类
型:弹性碰撞、完全
非弹性碰撞还是其他
非弹性碰撞。
(3)弄清碰撞过程中
存在的关系:能量转
跟踪训练1:质量为80kg的冰球运动员甲以5m/s的速度在水平冰面上
化关系、速度关
向右运动时,与质量为100kg、速度为3m/s的迎面而来的运动员乙相撞,碰
系等。
后甲恰好静止。假设碰撞时间极短,下列说法中正确的是
A.碰后乙向左运动,速度大小为1m/s
B.碰后乙向右运动,速度大小为7m/s
C.碰撞中甲、乙的机械能总共增加了1450J
D.碰撞中甲、乙的机械能总共损失了1400J
类型二:弹性碰撞和非弹性碰撞的判断
例2:(多选)在冰壶比赛中,甲队运动员将质量为19kg
的冰壶推出,运动一段时间后以0.4/s的速度正
碰静止的对手队冰壶,然后甲队冰壶以0.1/s的
速度继续向前滑向大本营中心。若两冰壶质量相
等,则下列判断正确的是
(
A.碰后对手队冰壶的速度为0.5m/s
B.碰后对手队冰壶的速度为0.3m/s
C.两冰壶之间的碰撞是非弹性碰撞
D.两冰壶之间的碰撞是弹性碰撞
●031
跟踪训练2:(多选)质量为m,和m2的两个物体在xm
光滑的水平面上发生正碰,碰撞时间不计,其位移一时间16
m
图像如图,已知m1=1kg。下列判断正确的是(
A.m2 =1 kg
B.m2 =3 kg
C.两个物体发生弹性碰撞
t/s
D.两个物体发生非弹性碰撞
探究点2弹性碰撞的实例分析
●要点归纳
1.正碰
两个小球相碰,碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在
,碰撞之后两球的速度仍会沿着
,这种碰撞称为正碰,也叫
作
或
2.“一动一静”两物体碰撞后速度的计算及讨论
(1)在光滑水平面上质量为m1的物体以速
m
度,与质量为m2的静止物体发生弹性正碰,如
[理解1]
图所示。
777777777777777777777777777777
铁球乒乓球铁球乒乓球
碰撞过程中,动量守恒,总动能没有损失,得
2
,2m2+
1
m11′+m22'=
2m2=
铁球去碰撞同样大小
碰后两个物体的速度分别为心,'=
且静止的乒乓球,碰
(2)结果分析讨论
撞后铁球的速度几乎
不变,乒乓球被撞
m1=m2
v1'=0,2'=v1,两球碰后交换了速度
飞,且碰撞后乒乓球
m1>m2
'>0,2'>0,,'、2'与1同向
的最大速度为2u1。
v,'<0,2'>0,碰后A球被弹回来
[理解2]
m1<m2
乒乓球铁球乒乓球铁球
m1>m2
1'=U1,2'=2v1,v1'、2'与v1同向
02
m1≤m2
′=-1,2'=0,碰后A球被弹回,B球静止
乒乓球去碰撞同样大
>[理解1][理解2]
小且静止的铁球,碰
撞后乒兵球的速度反
3.一般情况下“一动一静”两物体发生碰撞的速度范围
向,铁球几乎不动。
m1-m2
m1+m2
≤,'≤
m1+m2
m。为两物体发生完全非弹性碰撞后
,m1+m2
的速度)
m
1≤2'≤
2m1
m1+m2
m1+m2
[判断正误]
(1)运动的A球与静止的B球发生弹性碰撞,碰后A球运动方向一定发生变
化
(
(2)运动的A球与静止的B球发生弹性碰撞,碰后A球一定不能静止。
032
例3:光滑水平轨道上有三个木块A、B、C,质量分别为
m4=mg=m,mc=2m,开始时B、C均静止,A以初速
ABC
77717
[规律方法]
度6向右运动,A与B发生弹性正碰后,B又与CA,B碰撞前后动量守恒,
(1)熟记“一动一
发生碰撞并粘在一起,则:
,动能守恒
→B、C发生完全非弹性
静”模型中,两物体
(1)B与C碰撞前后B的速度分别是多大?
碰撞,动量守恒,动能
发生弹性正碰后的速
(2)B与C碰撞中损失的动能是多少?
损失最大
度满足:心′=
m1-m2
↓B与C碰撞中损失的动能等于碰前B的动能m62与碰后B.c总,动能m+m)子之差
m1+m2
利用6-件n6可表B与C碰前B的速度,利用6,C碰挂动亚守恒可表毯后B的速友
12=
2m1
m+m1。
●[规律方法]
(2)熟记弹性正碰的
一些结论,例如,当
两球质量相等时,两
球碰撞后交换速度。
当m1≥m2,且v2=0
时,碰后质量大的球
速奉不变,质量小的
球速奉为21。当m
跟踪训练3:(多选)如图所示,质量分别为0.1kg、
B
≤m2,且2=0时,
O.2kg的两个小球A、B静止在光滑的水平面上,若A以mm
碰后质量小的球以原
方向水平向右、大小为3m/s的速度与B发生弹性正碰,碰撞历时0.01s,则
速奉反弹。
(
A.碰撞过程中两球的动量变化相同
B.碰后B球的速度大小为2/s,方向水平向右
C.A在碰撞过程中受到的冲量大小为0.4N·s
D.A在碰撞过程中受到的平均作用力大小为40N
探究点3碰撞可能性问题
[规律方法]碰撞合
处理碰撞问题的三个原则
理性的判断思路
1.动量守恒,即P1+P2=P1'+P2。
(1)首先要看动量是
2动能不增加,即E+Ea≥E,'+Ee'或
4凸2
否守恒。
m1T2m22m12m2
(2)再次注意碰前、
3.速度要合理
並后的速度关系是否
(1)碰前两物体同向,后>v前,则碰后,原来在前的物体速度一定增大,且
合理。
(3)其次再看总动能
前'≥U后',
是否增加。
(2)两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不可能都不改变,除非两物
注意:灵活运用E=
体碰撞后速度均为零。
例4:甲、乙两球在水平光滑轨道上向同方向运动,已知它们的动量分别是
g或p=√2mE,
2m
P1=5kg·m/s,P2=7kg·m/s,甲从后面追上乙并发生碰撞,碰后乙球
的动量变为10kg·m/s,则两球质量m1与m2间的关系可能是(
B=m或p-2g
A.m=m2
B.2m1=m2
C.4m1=m2
D.6m1=m2
几个关系式进行有关
计算。
D[规律方法]
跟踪训练4:(多选)(2026·哈尔滨市高二月考)质量为m的小球A沿光
滑水平面以速度。与质量为2m的静止小球B发生正碰,则碰后B的速度可
能是
()
A.
3%
B.
4%
0
033
素养能力提升拓展整合·启智培优
多物体连续碰撞问题
实际物体发生碰撞时,常常出现众多物体发生一系列碰撞的情况,这些碰撞可能是弹性碰撞,
也可能是非弹性碰撞;碰撞后物体质量可能不变,也可能发生变化…
尽管这类碰撞看起来非常复杂,但在一定条件下大多数或全部的碰撞情况都是相同或相似的,
应用的物理规律也是相似的。解此类问题既要明确大量碰撞所遵循的普遍规律,也要注意每一次
碰撞的特点,分别列方程进行计算或归纳。
,,上四珠质量相等。面F球质证小于B球质量。人球的质经等合三55
例5:如图所示,体积相同的A、B、C、D、E、F六个球并排放置在光滑的水平面
于F球质量,A球以速度。向B球运动,所产生的碰撞均为弹性碰撞,则碰撞之后()》
A.五个小球静止,一个小球运动
B.四个小球静止,两个小球运动
C.三个小球静止,三个小球运动
D.六个小球都运动
夯基提能作业
请同学们认真完成练案[7]
专题强化3
碰撞模型及拓展应用
●目标重点展示
素养目标
学习重点
物理观念
加深对动量守恒定律、动能定理、能量守恒定律的理解。
(1)通过建立“光滑圆弧轨道一滑块(小球)”模型、“滑
(1)三类模型的特点
块一悬绳”模型,学会应用动量和能量观点分析
(2)利用动量守恒和能量
科学思维
问题。
守恒分析三类模型
(2)理解弹簧类问题的特点,学会应用动量和能量观点
分析“弹簧类”模型。
提升点1弹簧一小球(物块)模型
●要点归纳
1.模型图例
如图所示,水平面光滑,质量为m1的物体的初速度为o,质量为m2的物
体通过弹簧与质量为m1的物体连接,弹簧处于原长(伸长或压缩)状态。
m1r00000000mm2
mhmmmmmmmmm
2.模型规律
水平地面光滑
(1)在动量方面,系统动量守恒:m1o=m1U1+m22。
(2)在能量方面,系统机械能守恒:m,2-之+7m,+E,。
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3.模型特点—“两个状态”
(1)弹簧处于最长(最短)状态:此时两物体速度相等,弹性势能最大,系统动能通常最小(相当
于完全非弹性碰撞,两物体减少的动能转化为弹簧的弹性势能)。
(2)弹簧恢复原长时,弹性势能为零,系统动能最大(相当于刚完成弹性碰撞)。