彈性碰撞與非彈性碰撞

彈性碰撞與非彈性碰撞核心素養(yǎng)物理觀念科學(xué)思維科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1.知道彈性碰撞和非彈性碰撞、完全非彈性碰撞的概念及特點(diǎn)。2.掌握彈性碰撞的規(guī)律。能在熟悉的問題情境中根據(jù)實(shí)際情況選擇彈性碰撞或非彈性碰撞模型解決物理問題；會用系統(tǒng)和守恒的思想分析物理問題，能對綜合性物理問題進(jìn)行分析和推理，獲得結(jié)論并作出解釋；能用證據(jù)分析解釋彈性碰撞與非彈性碰撞等問題；能從牛頓運(yùn)動定律、動量守恒、能量守恒等不同角度思考物理問題。能根據(jù)彈性碰撞的規(guī)律解釋判斷有關(guān)現(xiàn)象，會應(yīng)用動量和能量的觀點(diǎn)分析、解決一維碰撞問題。知識點(diǎn)彈性碰撞與非彈性碰撞[觀圖助學(xué)]

右圖為兩球相撞時(shí)，由于碰撞角度不同而導(dǎo)致碰后速度不同，但無論怎樣碰撞，內(nèi)力都遠(yuǎn)大于外力，動量守恒，但碰撞過程中機(jī)械能是否守恒呢？1.碰撞的分類彈性碰撞：若碰撞過程中系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，即碰撞前后系統(tǒng)的________相等，這種碰撞稱為彈性碰撞，又稱作完全彈性碰撞。非彈性碰撞：碰撞過程中系統(tǒng)的________有損失的碰撞稱為非彈性碰撞。完全非彈性碰撞：非彈性碰撞中，如果碰撞后物體____________，系統(tǒng)的動能損失______，這種碰撞稱為________________?？倓幽軝C(jī)械能結(jié)合在一起最大完全非彈性碰撞2.彈性碰撞的實(shí)驗(yàn)研究（教材P22實(shí)驗(yàn)與探究）（1）質(zhì)量相等的兩個(gè)鋼球相碰撞，碰撞后原來運(yùn)動的小球立即______，而原來靜止的小球幾乎擺到運(yùn)動小球原來釋放時(shí)的______，碰撞后兩球交換了______。（2）當(dāng)被碰球質(zhì)量較小時(shí)，碰撞后兩球都向前運(yùn)動。（3）當(dāng)被碰球質(zhì)量較大時(shí)，碰撞后原來運(yùn)動的球會被______，而原來靜止的小球______運(yùn)動。停下高度速度反彈向前3.彈性碰撞的規(guī)律質(zhì)量為m1的小球以速度v1與靜止的質(zhì)量為m2的小球發(fā)生彈性碰撞。碰撞過程中動量______，碰撞前后動能______。m1v1＝m1v1′＋m2v2′守恒相等[思考判斷]（1）彈性碰撞過程中動量守恒、動能不守恒。（

）（2）兩個(gè)質(zhì)量相同的小球發(fā)生正碰時(shí)一定交換速度。（

）（3）質(zhì)量較大的物體與質(zhì)量較小且靜止的物體發(fā)生碰撞時(shí)不可能被反彈。（

）（4）速度不同的兩小球碰撞后粘在一起，碰撞過程中沒有能量損失。（

）（5）碰撞后，兩個(gè)物體粘在一起，動量是守恒的，但機(jī)械能損失是最大的。

（

）××√×√[問題探究]

如圖所示，光滑水平面上并排靜止著小球2、3、4，小球1以速度v0射來，已知四個(gè)小球完全相同，小球間發(fā)生彈性碰撞，則碰撞后各小球的運(yùn)動情況如何？核心要點(diǎn)碰撞的理解和分析答案小球1與小球2碰撞后交換速度，小球2與小球3碰撞后交換速度、小球3與小球4碰撞后交換速度，最終小球1、2、3靜止，小球4以速度v0運(yùn)動。[探究歸納]1.碰撞的特點(diǎn)（1）時(shí)間特點(diǎn)：碰撞現(xiàn)象中，相互作用的時(shí)間極短，相對物體運(yùn)動的全過程可忽略不計(jì)。（2）相互作用力特點(diǎn)：在碰撞過程中，系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，所以動量守恒。2.彈性碰撞的規(guī)律設(shè)質(zhì)量為m1的小球以速度v1與質(zhì)量為m2的靜止的小球發(fā)生彈性碰撞，碰后m1、m2的速度分別為v1′和v2′，由動量守恒和動能守恒有m1v1＝m1v1′＋m2v2′①[試題案例][例1]大小、形狀完全相同，質(zhì)量分別為300g和200g的兩個(gè)物體在無摩擦的水平面上相向運(yùn)動，速度分別為50cm/s和100cm/s。（1）如果兩物體碰撞并粘合在一起，求它們共同的速度大小；（2）求碰撞后損失的動能；（3）如果碰撞是彈性碰撞，求兩物體碰撞后的速度大小。解析（1）取v1＝50cm/s＝0.5m/s的方向?yàn)檎较?，則v2＝－100cm/s＝－1m/s，設(shè)兩物體碰撞后粘合在一起的共同速度為v，由動量守恒定律得m1v1＋m2v2＝（m1＋m2）v，代入數(shù)據(jù)解得v＝－0.1m/s，負(fù)號表示方向與v1的方向相反。（2）碰撞后兩物體損失的動能為（3）如果碰撞是彈性碰撞，設(shè)碰后兩物體的速度分別為v1′、v2′，由動量守恒定律得m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，碰撞前后動能相等，代入數(shù)據(jù)解得v1′＝－0.7m/s，v2′＝0.8m/s。答案（1）0.1m/s

（2）0.135J

（3）0.7m/s

0.8m/s[針對訓(xùn)練1]光滑水平軌道上有三個(gè)木塊A、B、C，質(zhì)量分別為mA＝mB＝m，mC＝2m，開始時(shí)B、C均靜止，A以初速度v0向右運(yùn)動，A與B發(fā)生彈性正碰后，B又與C發(fā)生碰撞并粘在一起，求：（1）B與C碰撞前后B的速度分別是多大？（2）B與C碰撞中損失的動能是多少？解析（1）設(shè)A與B碰撞后，A的速度為vA，B的速度為vB，A與B發(fā)生彈性正碰，由動量守恒定律和能量守恒定律有mv0＝mvA＋mvB設(shè)B與C發(fā)生碰撞后粘在一起的速度為v，（2）B與C碰撞中損失的動能[要點(diǎn)歸納]判斷碰撞過程是否存在的三個(gè)依據(jù)（1）系統(tǒng)動量守恒，即p1＋p2＝p1′＋p2′。核心要點(diǎn)碰撞過程是否存在的判斷[試題案例][例2]（多選）質(zhì)量相等的A、B兩球在光滑水平面上沿同一直線相向運(yùn)動，如圖所示，若以向左為運(yùn)動的正方向，A球的速度為v1＝－2m/s，B球的速度為v2＝6m/s，某時(shí)刻A球與B球發(fā)生相互碰撞，碰撞后仍在一條直線上運(yùn)動，則碰后A、B球速度的可能值是（

）A.vA＝1m/s，vB＝3m/sB.vA＝7m/s，vB＝－3m/sC.vA＝2m/s，vB＝2m/sD.vA＝6m/s，vB＝－2m/s解析設(shè)兩球的質(zhì)量均為m。驗(yàn)證方法：（1）動量角度：p初＝4m，而所給選項(xiàng)均滿足要求；（2）碰撞實(shí)際情況（碰撞只能發(fā)生一次）：A項(xiàng)不符合題意；答案CD[針對訓(xùn)練2]在光滑水平面上，有兩個(gè)小球A、B沿同一直線同向運(yùn)動（B在前），已知碰前兩球的動量分別為pA＝12kg·m/s、pB＝13kg·m/s，碰后它們動量的變化分別為ΔpA、ΔpB。下列數(shù)值可能正確的是（

）A