第1章 第5节 弹性碰撞和非弹性碰撞（PPT课件）-【满分思维·一本通】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（人教版）

第一章 动量守恒定律 　　知识点一　弹性碰撞和非弹性碰撞 1. 弹性碰撞：系统在碰撞前后动能不变的碰撞叫弹性碰撞。 弹性碰撞特点是系统动量守恒，机械能守恒。 2. 非弹性碰撞：系统在碰撞后动能减少的碰撞叫非弹性碰撞。 （1）碰撞特点是系统动量守恒，机械能减少，损失的机械能转化为内能。 （2）完全非弹性碰撞：碰撞后合为一体或具有相同的速度，系统动量守 恒，机械能损失最大，是非弹性碰撞的极端情况。 5　弹性碰撞和非弹性碰撞 3. 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，所以动量 守恒。 （2）由于爆炸、碰撞类问题作用时间很短，作用过程中物体的位移很小， 一般可忽略不计。 （3）在爆炸过程中，有其他形式的能转化为动能，爆炸后系统的动能会增 加；在碰撞过程中，系统的总动能不可能增加，一般情况会减少，减少的动能 转化为内能。 ｜辨析比较｜ 爆炸和碰撞的比较 （1）爆炸、碰撞类问题的共同特点是物体间的相互作用突然产生，相互作 用力为内力，作用时间很短，作用力很大，且远大于系统所受的外 力。 知识点二　弹性碰撞的实例分析 在光滑水平面上质量为m1的小球以速度v1与质量为m2的静止小球发生弹性 正碰。根据动量守恒定律和碰撞前后动能不变有 m1v1＝m1v1'＋m2v2'， m1＝m1v1'2＋m2v2'2。 碰后两个物体的速度分别为 　　v1'＝v1，v2'＝v1。 （1）若m1＞m2，v1'和v2'都是正值，表示v1'和v2'都与v1方向同向。若 m1≫m2，v1'＝v1，v2'＝2v1，表示质量为m1的小球的速度不变，质量为m2的小球 以2v1的速度被撞出去。 （2）若m1＜m2，v1'为负值，表示v1'与v1方向相反，质量为m1的小球被弹 回。若m1≪m2，v1'＝－v1，v2'＝0，表示质量为m1的小球被反向以原速率弹回， 而质量为m2的小球仍静止。 （3）若m1＝m2，则有v1'＝0，v2'＝v1，即碰撞后两球速度互换。 　 　　培优点1　对碰撞问题的合理性分析 [典例1]　[多选]质量为1 kg的小球以4 m/s的速度与质量为2 kg的静止小球 正碰，关于碰后的速度v1'和v2'，下面哪些是可能正确的（　　） A. v1'＝v2'＝ m/s B. v1'＝3 m/s，v2'＝0.5 m/s C. v1'＝1 m/s，v2'＝3 m/s D. v1'＝－1 m/s，v2'＝2.5 m/s √ √ [解析]　由碰撞前、后总动量守恒m1v1＝m1v1'＋m2v2'和动能不增加Ek≥Ek1' ＋Ek2'，验证A、B、D三项皆有可能；但B项碰后后面小球的速度大于前面小球 的速度，会发生第二次碰撞，不符合实际，所以A、D两项有可能。 ①如果碰前两物体同向运动，则后面物体的速度必大于前面物体的速度， 即v后＞v前，否则无法实现碰撞。碰撞后，原来在前的物体的速度一定增大，如 果两物体仍沿同向运动，原来在前的物体的速度大于或等于原来在后的物体的 速度，即v前'≥v后'。 ②如果碰前两物体相向运动，则碰后两物体的运动方向不可能都不改变， 除非两物体碰撞后速度均为零。若碰后沿同向运动，则前面物体的速度大于或 等于后面物体的速度，即v前'≥v后'。 ｜解题通法｜ 碰撞问题遵循的三个原则 （1）动量守恒：p1＋p2＝p1'＋p2'。 （2）动能不增加：Ek1＋Ek2≥Ek1'＋Ek2'。 （3）速度要符合情境 培优点2　碰撞问题的相关计算 [典例2]　（2026·河北衡水高二统考）如图甲所示，一轻弹簧的两端分别 与两物块A、B相连接，物块A的质量m1＝2 kg，物块B的质量为m2，开始静止在 光滑的水平面上。t＝0时刻使物块B获得3 m/s水平向右的瞬时速度，两物块的速 度随时间变化的规律如图乙所示。求： （1）物块B的质量； [答案] 1 kg [解析] 0～1 s内，两物块A、B组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得 m2v0＝（m1＋m2）v 解得m2＝1 kg。 [解析] 当弹簧恢复原长时，物块A的速度最大，两物块组成的系统动量守 恒，有 m2v0＝m1v1＋m2v2 整个过程系统机械能守恒，有m2＝m1＋m2 （2）物块A的最大速度的大小。 [答案] 2 m/s 解得v1＝2 m/s。 ｜解题通法｜ 处理碰撞问题的关键 两个物体的相互作用在满足动量守恒定律的条件下经常可当成碰撞处理。 此类问题经常涉及相互作用的两个物体相距“最近”“最远”或“恰能上升到 最高点”等临界情况，在临界点蕴含的信息是“相互作用的两个物体的速度相 等”，两物体从开始相互作用到“速度相等”过程，可以用动量守恒、能量关 系等列方程，这是处理碰撞问题的关键。 $