第一章 5　弹性碰撞和非弹性碰撞（课件+学案）

5　弹性碰撞和非弹性碰撞 [定位·学习目标]　1.通过阅读教材,了解碰撞的特点、分类,建立碰撞的过程模型,并形成物理观念。2.通过探究小车碰撞前后动能的变化,认识碰撞过程中的能量转化与守恒,培养科学思维和探究精神。3.通过实例分析,会应用动量、能量的观点解决一维碰撞问题,体会自然界的和谐与统一。 知识点一　弹性碰撞和非弹性碰撞 探究新知 1.碰撞的特点:物体碰撞时,相互作用时间很短,相互作用的内力很大,故碰撞过程动量守恒。 2.碰撞的分类 (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。 新知检测 1.“动能不变”指的是发生碰撞的物体动能都不变吗 【答案】 “动能不变”指的是发生碰撞的系统的动能之和不变,单个物体的动能可以发生变化。 2.在非弹性碰撞过程中,系统的动能有损失,能否说明碰撞过程能量不守恒 【答案】 不能。碰撞过程中能量守恒,损失的动能转化成了其他形式的能,如内能。 知识点二　弹性碰撞的实例分析 探究新知 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.弹性碰撞的特例分析 假设物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生正碰,如图所示。碰撞后它们的速度分别为v1′和v2′。 碰撞过程遵从动量守恒定律和能量守恒定律:m1v1′+m2v2′=m1v1, m1v1′2+m2v2′2=m1。 由以上两个方程可以解出两个物体碰撞后的速度分别为v1′=v1,v2′=v1。 (1)若m1=m2,则有v1′=0,v2′=v1。碰撞后,两物体速度交换。 (2)若m1 m2,则有v1′=v1,v2′=2v1。碰撞后,m1的速度几乎不变,m2以2v1的速度被撞出去。 (3)若m1 m2,则有v1′=-v1,v2′=0。碰撞后,m1以原速率向反向运动,m2仍静止。 正误辨析 (1)发生碰撞的两个物体,动量是守恒的。(　√　) (2)发生碰撞的两个物体,机械能是守恒的。(　×　) (3)发生弹性正碰的两物体,动量和机械能一定都守恒。(　√　) (4)两物体发生碰撞过程中,机械能可能增加。(　×　) 要点一　弹性碰撞和非弹性碰撞 情境探究 如图是“牛顿摆”装置,5个完全相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上,5根轻绳互相平行,5个钢球彼此紧密排列,球心等高。用1、2、3、4、5分别标记5个小钢球,若把小钢球1向左拉起一定高度,如图甲所示,然后由静止释放,在极短时间内经过小钢球间的相互碰撞,可观察到小钢球5向右摆起,且到达的最大高度与小钢球1的释放高度相同,如图乙所示。你能解释这是为什么吗 【答案】 该碰撞为弹性碰撞,满足动量守恒、机械能守恒,质量相等的小钢球发生弹性碰撞,碰后速度“交换”。小钢球1与小钢球2碰撞后交换速度,小钢球2与小钢球3碰撞后交换速度,小钢球3与小钢球4碰撞后交换速度,小钢球4与小钢球5碰撞后交换速度,最终小钢球1、2、3、4静止,小钢球5运动,且上升的最大高度与小钢球1的释放高度相同。 要点归纳 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。 (3)位移特点:碰撞过程发生的时间极短,可认为是在一瞬间发生的,可忽略物体的位移,认为物体在碰撞、爆炸前后仍在同一位置。 (4)能量特点:碰撞前总动能Ek与碰撞后总动能Ek′满足Ek≥Ek′。 2.碰撞的分类 (1)弹性碰撞:系统动量守恒、机械能守恒。 (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=m1+m2-(m1+m2)。 典例研习 [例 ... ...