第一章　5　弹性碰撞和非弹性碰撞 高中物理人教版（2019）选择性必修第一册（课件 教案 学案 练习四份打包）

5　弹性碰撞和非弹性碰撞 [学习目标]　1.知道弹性碰撞和非弹性碰撞的特点(重点)。2.了解对心碰撞的概念，能运用动量和能量的观点分析解决一维碰撞的实际问题(重难点)。3.理解实际碰撞中应遵循的三个原则，会对碰撞的可能性进行分析判断。 一、弹性碰撞和非弹性碰撞 1．利用不同的实验装置先后进行小车碰撞实验：第一组实验在两辆小车间安装撞针和橡皮泥，碰撞后两辆小车粘在一起运动；第二组实验拿掉撞针和橡皮泥，两辆小车正常碰撞；第三组实验在小车间安装了弹性碰撞架。下表为通过三组实验数据得到的两辆小车碰撞前后的总动能和总动量，请观察以下数据，寻找规律： Ek1/J Ek2/J p1/ kg·m·s－1 p2/ kg·m·s－1 1 0.102 0.049 0.326 0.319 2 0.127 0.086 0.363 0.358 3 0.113 0.106 0.342 0.337 (1)碰撞前后的动量：不同方案中的碰撞实验，在误差允许的范围内，系统的总动量在碰撞前后守恒(填“守恒”或“不守恒”)。 (2)碰撞前后的动能：第一组碰撞实验中，碰撞之后的动能小于碰撞前的动能；第二组碰撞实验中，碰撞之后的动能小于碰撞前的动能；第三组碰撞实验中，在误差允许的范围内，碰撞之后的动能等于碰撞前的动能。(均选填“大于”“小于”或“等于”) 2．弹性碰撞和非弹性碰撞 (1)弹性碰撞：如果系统在碰撞前后动能不变，这类碰撞叫作弹性碰撞。 (2)非弹性碰撞：如果系统在碰撞后动能减少，这类碰撞叫作非弹性碰撞。 例1　如图，在光滑水平面上，两个物体的质量都是m，碰撞前一个物体静止，另一个以速度v 向它撞去。碰撞后两个物体粘在一起，成为一个质量为2m 的物体，以一定速度继续前进。碰撞后该系统的总动能是否会有损失？若有，求两物体碰撞中损失的动能与碰前总动能的比值。 答案　见解析 解析　根据动量守恒定律得mv＝2mv′， 则v′＝，碰撞前的总动能Ek＝mv2 碰撞后的总动能Ek′＝×2mv′2＝mv2 碰撞后系统的总动能小于碰撞前系统的总动能。 碰撞中损失的动能ΔE＝Ek－Ek′＝mv2，故＝。 1．完全非弹性碰撞：碰撞后两物体合为一体或者具有共同的速度。 2．完全非弹性碰撞中的半能损失：在一动撞一静的完全非弹性碰撞中，若两物体质量相等，此过程中损失的动能为系统初动能的一半。 例2　(2024·广州市第六十五中学高二期中)某次训练中使用的冰壶A和冰壶B的质量均为20 kg，初始时两冰壶之间的距离s＝7.5 m，冰壶A被运动员以v0＝2 m/s的初速度水平掷出后，与静止的冰壶B碰撞，碰后冰壶A的速度大小变为vA＝0.2 m/s，方向不变，碰撞时间极短。已知两冰壶与冰面间的动摩擦因数均为μ＝0.02，重力加速度g＝10 m/s2。求： (1)冰壶A与B碰撞前的速度大小v1； (2)两冰壶碰撞后瞬间B的速度大小vB； (3)判断两冰壶间的碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞。 答案　(1)1 m/s　(2)0.8 m/s　(3)非弹性碰撞 解析　(1)冰壶A从开始运动到与冰壶B碰撞过程中，根据动能定理可得－μmgs＝mv12－mv02，代入数据解得v1＝1 m/s (2)两冰壶碰撞过程中，满足动量守恒，以v0的方向为正方向，则有mv1＝mvA＋mvB 代入数据解得vB＝0.8 m/s (3)碰撞前两冰壶的总动能为Ek1＝mv12＝10 J 碰撞后两冰壶的总动能为 Ek2＝mvA2＋mvB2＝6.8 J，由于Ek1>Ek2，可知两冰壶间的碰撞为非弹性碰撞。 二、弹性碰撞的实例分析 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同一条直线上，碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线，这种碰撞称为正碰，也叫作对心碰撞或一维碰撞。 2.若质量为m1的物体以速度v1与原来静止的质量为m2的物体发生正碰，碰撞过程属于弹性碰撞，两物体动量应满足方程m1v1＝m1v1′＋m2v2′ 碰撞前后动能应满足方程 m1v12＝m1v1′2＋m2v2′2 解得v1′＝v1，v2′＝v1。 以碰前质量为m1的物体速度的方向为正方向 (1)若m1＝m2，则有v ... ...