1.5,彈性碰撞和非彈性碰撞（導(dǎo)學(xué)案）-2021-2021學(xué)年高中物理新教材同步備課

1、1.5,彈性碰撞和非彈性碰撞（導(dǎo)學(xué)案）-2021-2021學(xué)年高中物理新教材同步備課 5 1.5 彈性碰撞和非彈性碰撞 1.了解對(duì)心碰撞(正碰)和非對(duì)心碰撞的概念。 2.理解彈性碰撞、非彈性碰撞和完全非彈性碰撞 3.會(huì)應(yīng)用動(dòng)量和能量的觀點(diǎn)綜合分析、解決一維碰撞問題 4.會(huì)運(yùn)用動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律分析、解決碰撞等相互作用的問題。 【重點(diǎn)】動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容和成立條件。 【難點(diǎn)】運(yùn)用動(dòng)量守恒定律的一般步驟 【課前自主學(xué)習(xí)】 一、 知識(shí)前置 彈性碰撞和非彈性碰撞 1彈性碰撞 如果系統(tǒng)在碰撞前后_不變，這類碰撞叫作彈性碰撞。 2非彈性碰撞 非彈性碰撞：如果系統(tǒng)在碰撞后_減少，這類的碰撞叫作非彈性

2、碰撞。 彈性碰撞的實(shí)例分析 1正碰：兩個(gè)小球相碰，碰撞之前球的運(yùn)動(dòng)速度與兩球心的連線在_上，碰撞之后兩球的速度仍會(huì)沿著這條直線。這種碰撞也叫作_碰撞或_碰撞。 2彈性正碰的特點(diǎn)：假設(shè)物體 m 1 ，以速度 v 1 與原來靜止的物體 m 2 發(fā)生彈性正碰。 (1)與碰撞后系統(tǒng)的_相同，_相同。 (2)兩球質(zhì)量相等時(shí)，碰撞的特點(diǎn)是_ _。 (3)m 1 m 2 時(shí)，碰撞的特點(diǎn)是 m 1 和 m 2 都_運(yùn)動(dòng)，且 m 1 的速度_m 2 的速度。 (4)m 1 m 2 時(shí)碰撞的特點(diǎn)是 m 2 _運(yùn)動(dòng)，m 1 被_。 (5)m 1 m 2 ，m 1 的速度_改變，而 m 2 被撞后以_的速度向前運(yùn)動(dòng)。

3、 (6)m 1 m 2 ，m 1 以原來的速率向_方向運(yùn)動(dòng)，而 m 2 仍然_。 判斷題： (1)發(fā)生碰撞的兩個(gè)物體，機(jī)械能一定是守恒的。( ) (2)在非彈性碰撞中，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。( ) (3)在非彈性碰撞中，碰撞過程能量不守恒。( ) (4)發(fā)生對(duì)心碰撞的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，發(fā)生非對(duì)心碰撞的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒。( ) 二、新知學(xué)習(xí) 說一說生活中存在著各種碰撞現(xiàn)象： 思考： 碰撞是自然界中常見的現(xiàn)象。隕石撞擊地球而對(duì)地表產(chǎn)生破壞，網(wǎng)球受球拍撞擊而改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 物體碰撞中動(dòng)量的變化情況，前面已進(jìn)行了研究。那么，在各種碰撞中能量又是如何變化的？ 物體碰撞時(shí)，通常作用時(shí)間很短，相互作用的內(nèi)力很大，因

4、此，外力往往可以忽略不計(jì)，滿足動(dòng)量守恒條件。下面我們從能量的角度研究碰撞前后物體動(dòng)能的變化情況，進(jìn)而對(duì)碰撞進(jìn)行分類。 研究兩輛小車碰撞前后總動(dòng)能的變化情況 彈性碰撞和非彈性碰撞 研究小車碰撞前后的動(dòng)能變化 如圖滑軌上有兩輛安裝了彈性碰撞架的小車，它們發(fā)生碰撞后改變了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。測(cè)量兩輛小車的質(zhì)量以及它們碰撞前后的速度，研究碰撞前后總動(dòng)能的變化情況。 研究兩輛小車碰撞前后總動(dòng)能的變化情況 碰撞： 定義：相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體相遇，在_內(nèi)，通過相互作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生_的過程叫碰撞。 特點(diǎn)：1.相互作用時(shí)間極短； 2.在極短時(shí)間內(nèi)，內(nèi)力從零變到極大又_，其平均值很大； 3.碰撞過程中_為零或者遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于內(nèi)力；

5、4.碰撞過程兩物體產(chǎn)生的位移可忽略，可認(rèn)為碰撞前后物體處于_ _； 彈性碰撞和非彈性碰撞： 1彈性碰撞：如果碰撞過程中機(jī)械能_，這樣的碰撞叫做彈性碰撞。 2非彈性碰撞：如果碰撞過程中機(jī)械能_，這樣的碰撞叫做非彈性碰撞。 【課內(nèi)練習(xí)】1、如圖，在光滑水平面上，兩個(gè)物體的質(zhì)量都是 m，碰撞前一個(gè)物體靜止，另一個(gè)以速度 v 向它撞去。碰撞后兩個(gè)物體粘在一起，成為一個(gè)質(zhì)量為 2m 的物體，以一定速度繼續(xù)前進(jìn)。碰撞后該系統(tǒng)的總動(dòng)能是否會(huì)有損失？ 分析： 可以先根據(jù)動(dòng)量守恒定律求出碰撞后的共同速度 v，然后分別計(jì)算碰撞前后的總動(dòng)能進(jìn)行比較。 彈性碰撞的實(shí)例分析 對(duì)心碰撞：_。這種碰撞稱為正碰，也叫作對(duì)心碰

6、撞或一維碰撞。 對(duì)心碰撞 非對(duì)心碰撞：一個(gè)運(yùn)動(dòng)的球與一個(gè)靜止的球碰撞，如果碰撞之前球的運(yùn)動(dòng)速度與_的連線不在同一條直線上，碰撞之后兩球的速度都會(huì)偏離_。如圖乙、丙所示。 思考： 發(fā)生彈性碰撞的兩個(gè)物體，由于質(zhì)量不同，碰撞后的速度將有哪些特點(diǎn)？ 碰撞的種類及特點(diǎn) 碰撞的種類及特點(diǎn)： 1(單選）質(zhì)量相等的三個(gè)物塊在一光滑水平面上排成一條直線，且彼此隔開了一定的距離，如圖所示。具有動(dòng)能 e 0 的第 1 個(gè)物塊向右運(yùn)動(dòng)，依次與其余兩個(gè)靜止物塊發(fā)生碰撞，最后這三個(gè)物塊粘在一起，這個(gè)整體的動(dòng)能為 ( ) ae 0 b. 2e 03 c. e 03 d. e 09 2.(單選)在光滑水平面上有兩個(gè)相同的彈

7、性小球 a、b，質(zhì)量都是 m，b 球靜止，現(xiàn) a 球向 b 球運(yùn)動(dòng)，發(fā)生正碰，已知碰撞過程中總機(jī)械能守恒，兩球壓縮最緊時(shí)的彈性勢(shì)能為 e p ，則碰撞前 a 的速度等于( ) a. e pm b. 2e pm c2 e pm d2 2e pm 3.(單選）現(xiàn)有甲、乙兩滑塊，質(zhì)量分別為 3m 和 m，以相同的速率 v 在光滑水平面上相向運(yùn)動(dòng)，發(fā)生了碰撞。已知碰撞后，甲滑塊靜止不動(dòng)，那么這次碰撞是( ) a彈性碰撞 b非彈性碰撞 c完全非彈性碰撞 d條件不足，無法確定 4.(多選)質(zhì)量為 1 kg 的小球以 4 m/s 的速度與質(zhì)量為 2 kg 的靜止小球發(fā)生正碰，關(guān)于碰后的速度 v 1 和 v

8、2 ，下列選項(xiàng)中可能正確的是( ) av 1 v 2 43 m/s bv 1 1 m/s，v 2 2.5 m/s cv 1 1 m/s，v 2 3 m/s dv 1 3 m/s，v 2 0.5 m/s 5在光滑的水平面上，質(zhì)量為 m 1 的小球 a 以速率 v 0 向右運(yùn)動(dòng)。在小球 a 的前方 o 點(diǎn)處有一質(zhì)量為m 2 的小球 b 處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示。小球 a 與小球 b 發(fā)生正碰后小球 a、b 均向右運(yùn)動(dòng)。小球 b被位于 q 處的墻壁彈回后與小球 a 在 p 點(diǎn)相遇，pq1.5po。假設(shè)小球間的碰撞及小球與墻壁之間的碰撞都是彈性碰撞，求兩小球質(zhì)量之比 m 1m 2 。 參考答案 1.【答

9、案】c 【解析】碰撞中動(dòng)量守恒 mv 0 3mv 1 ，得 v 1 v 03 。e 0 12 mv20 ，e k 12 3mv21 ，聯(lián)立解得 e k 12 3m èæøöv 032 13 èæøö12 mv20 e03，故 c 正確。 2.【答案】c 【解析】兩球壓縮最緊時(shí)速度相等，設(shè)為 v，碰前 a 球的速度為 v a ，由動(dòng)量守恒定律得 mv a 2mv，彈性勢(shì)能 e p 12 mv2a 12 2mv2 ，聯(lián)立解得 v a 2e pm ，c 正確。 3.【答案】a 【解析】以甲滑塊的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守

10、恒定律得：3mvmv0mv，所以 v2v。碰前總動(dòng)能為 e k 12 3mv2 12 mv2 2mv 2 ，碰后總動(dòng)能 e k 12 mv2 2mv 2 ，則 e k e k ，所以這次碰撞是彈性碰撞，故 a 正確。 4. 【答案】ab 【解析】碰撞前兩球的總動(dòng)量為 pm 1 v 1 14 kgm/s4 kgm/s，碰撞前總動(dòng)能為 e k 12 m 1 v21 12 142 j8 j。若 v 1 v 2 43 m/s，則碰撞后總動(dòng)量為 pm 1 v 1 m 2 v 2 (12)43 kgm/s4 kgm/s，系統(tǒng)動(dòng)量守恒；碰撞后總動(dòng)能為 e k 12 (m 1 m 2 )v 1 2 83 j8

11、 j，總動(dòng)能沒有增加，符合能量守恒定律，a正確。若 v 1 1 m/s，v 2 2.5 m/s，碰后總動(dòng)量為 pm 1 v 1 m 2 v 2 1(1) kgm/s22.5 kgm/s4 kgm/s，系統(tǒng)動(dòng)量守恒；碰撞后總動(dòng)能為 e k 12 m 1 v 1 2 12 m 2 v 2 2 12 1(1)2 j 12 22.52 j6.75 j，系統(tǒng)總動(dòng)能沒有增加，b 正確。若 v 1 1 m/s，v 2 3 m/s，則碰撞后總動(dòng)量為 pm 1 v 1 m 2 v 2 11 kgm/s23 kgm/s7 kgm/s，違背動(dòng)量守恒定律，c 錯(cuò)誤。若 v 1 3 m/s，v 2 0.5 m/s，碰后兩球同向運(yùn)動(dòng)，后面小球的速度大于前面小球的速度，不符合實(shí)際，d 錯(cuò)誤。 5.【答案】21 【解析】設(shè)兩小球碰后小球 a 的速度大小為 v 1 ，小球 b 的速度大小為 v 2 ，小球 b 與墻壁之間的碰撞為彈性碰撞，則碰后小球