第16章 4 碰撞 （word版含答案）

4　碰撞 [学科素养与目标要求]　 物理观念：1.知道弹性碰撞、非弹性碰撞的特点.2.了解对心碰撞和非对心碰撞的概念.3.了解粒子的散射现象，进一步理解动量守恒定律的普适性． 科学思维：学会利用动量守恒定律和能量守恒定律分析、解决一维碰撞问题． 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 1．常见的碰撞类型 (1)弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒． (2)非弹性碰撞：碰撞过程中机械能不守恒． 2．一维弹性碰撞分析：假设物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性碰撞，碰撞后它们的速度分别为v1′和 v2′，碰撞中动量守恒：m1v1＝m1v1′＋m2v2′；碰撞中机械能守恒：m1v＝m1v1′2＋m2v2′2，解得：v1′＝v1，v2′＝v1. 二、对心碰撞和非对心碰撞 1．两类碰撞 (1)对心碰撞：碰撞前后，物体的动量在同一条直线上，也叫正碰． (2)非对心碰撞：碰撞前后，物体的动量不在同一条直线上． 2．散射 (1)定义：微观粒子相互接近时并不像宏观物体那样“接触”而发生的碰撞． (2)散射方向：由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小，所以多数粒子碰撞后飞向四面八方． 1．判断下列说法的正误． (1)发生碰撞的两个物体，机械能一定是守恒的．(　×　) (2)碰撞后，两个物体粘在一起，动量一定不守恒，机械能损失最大．(　×　) (3)发生对心碰撞的系统动量守恒，发生非对心碰撞的系统动量不守恒．(　×　) 2．现有甲、乙两滑块，质量分别为3m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向运动，发生了碰撞．已知碰撞后，甲滑块静止不动，乙以2v的速度反向弹回，那么这次碰撞是_____． A．弹性碰撞 B．非弹性碰撞 C．完全非弹性碰撞 答案　A 解析　以甲滑块的运动方向为正方向，由动量守恒定律得：3m·v－mv＝0＋mv′， 所以v′＝2v 碰前总动能Ek＝×3m·v2＋mv2＝2mv2 碰后总动能Ek′＝mv′2＝2mv2， Ek＝Ek′，所以A正确． 一、碰撞的特点和分类 如图甲、乙所示，两个质量都是m的物体，物体B静止在水平面上，物体A以速度v0正对B运动，碰撞后两个物体粘在一起，以速度v继续前进，两物体组成的系统碰撞前后的总动能守恒吗？如果不守恒，总动能如何变化？ 甲　　　　　　　　　乙 答案　不守恒．碰撞时：mv0＝2mv，得v＝ Ek1＝mv，Ek2＝×2mv2＝mv. 所以ΔEk＝Ek2－Ek1＝mv－mv＝－mv，即系统总动能减少了mv. 1．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，所以碰撞过程动量守恒． 2．碰撞的分类 (1)弹性碰撞：系统动量守恒、机械能守恒． m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ m1v＋m2v＝m1v1′2＋m2v2′2 若v2＝0，则有 v1′＝v1，v2′＝v1 (2)非弹性碰撞：系统动量守恒，机械能减少，损失的机械能转化为内能，ΔE＝Ek初总－Ek末总＝Q. (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度，机械能损失最大． 设两者碰后的共同速度为v共，则有 m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v共 机械能损失为ΔE＝m1v＋m2v－(m1＋m2)v. 例1　如图1所示，ABC为一固定在竖直平面内的光滑轨道，BC段水平，AB段与BC段平滑连接，质量为m1的小球从高为h处由静止开始沿轨道下滑，与静止在轨道BC段上质量为m2的小球发生碰撞，碰撞后两球的运动方向处于同一水平线上，且在碰撞过程中无机械能损失．求碰撞后小球m2的速度大小v2.(重力加速度为g) 图1 答案　 解析　设m1碰撞前的速度为v，根据机械能守恒定律有m1gh＝m1v2，解得v＝① 设碰撞后m1与m2的速度分别为v1和v2，根据动量守恒定律有m1v＝m1v1＋m2v2② 由于碰撞过程中无机械能损失 m1v2＝m1v＋m2v③ 联立②③式解得v2＝④ 将①代入④得v2＝ 针对训练1　在光滑水平面上有三个完全相同的小球，它们排成一条直线，2、3小球静止并靠在 ... ...