高中物理新教材同步选修第一册课件+讲义 第1章 1.5　弹性碰撞和非弹性碰撞

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高中物理新教材特点分析及教学策略（一）趣味性强，激发学生学习兴趣：在新时代教育制度的改革深化下，学生对于物理课程内容的学习兴趣可以带动学生不断地进行探究。（二）实践性高，高效落实理论学习：在现代化教育课程的背景之下，新课程改革理念越来越融入生活与学习的方方面面，新教材逐步的显现出强大影响力。（三）灵活性强，助力课程目标达成：随着教育制度体系的改革，通过新时代新教材内容的融入，教师不断地革新教学手段，整合线上以及线下的教育资源内容，可以为物理课堂增添新的活力与生机。5　弹性碰撞和非弹性碰撞[学习目标]　1.掌握弹性碰撞、非弹性碰撞的特点.2.能运用动量和能量的观点分析、解决一维碰撞的问题．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一、弹性碰撞和非弹性碰撞1．弹性碰撞：系统在碰撞前后动能不变．2．非弹性碰撞：系统在碰撞前后动能减少．二、弹性碰撞的实例分析在光滑水平面上质量为m1的小球以速度v1与质量为m2的静止小球发生弹性正碰．碰后m1小球的速度为v1′，m2小球的速度为v2′，根据动量守恒定律和能量守恒定律：m1v1＝m1v1′＋m2v2′；m1v12＝m1v1′2＋m2v2′2解出碰后两个物体的速度分别为v1′＝v1，v2′＝v1.(1)若m1>m2，v1′和v2′都是正值，表示v1′和v2′都与v1方向同向．(若m1≫m2，v1′＝v1，v2′＝2v1，表示m1的速度不变，m2以2v1的速度被撞出去)(2)若m1<m2，v1′为负值，表示v1′与v1方向相反，m1被弹回．(若m1≪m2，v1′＝－v1，v2′＝0，表示m1被反向以原速率弹回，而m2仍静止)(3)若m1＝m2，则有v1′＝0，v2′＝v1，即碰撞后两球速度互换．1．判断下列说法的正误．(1)发生碰撞的两个物体动量守恒．(　  　)(2)发生碰撞的两个物体，机械能一定是守恒的．(　  　)(3)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．(　  　)(4)两物体发生碰撞的过程中，两物体组成的系统机械能可能增加．(　  　)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．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  D．条件不足，无法确定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一、弹性碰撞和非弹性碰撞导学探究碰撞是我们日常生活中常见到的现象，台球桌上台球的碰撞(图甲)，汽车碰撞测试中两车的相向碰撞(碰撞后均静止)(图乙)等，这些碰撞有哪些相同点？又有哪些不同？(从动量和能量的角度进行分析)甲　　　　　乙     知识深化1．碰撞的特点(1)时间特点：在碰撞现象中，相互作用的时间很短．(2)相互作用力的特点：在相互作用过程中，相互作用力先是急剧增大，然后急剧减小，平均作用力很大．(3)动量守恒条件的特点：系统的内力远远大于外力，所以系统即使所受合外力不为零，外力也可以忽略，系统的总动量守恒．(4)位移特点：碰撞过程是在一瞬间发生的，时间极短，在物体发生碰撞的瞬间，可忽略物体的位移，认为物体在碰撞前后仍在同一位置．(5)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．m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′m1v12＋m2v22＝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＝m1v12＋m2v22－(m1＋m2)v共2.例1　(2022·长治市第二中学月考)质量m1＝4 kg、速度v0＝3 m/s的A球与质量m2＝2 kg且静止的B球在光滑水平面上发生正碰．(1)若发生弹性碰撞，碰后A、B两球速度分别为多少？(2)若发生完全非弹性碰撞，碰后两球速度又是多少？            针对训练1　如图所示，A、B是两个用等长细线悬挂起来的大小可忽略不计的小球，mA＝5mB.B球静止，拉起A球，使细线与竖直方向夹角为30°，由静止释放，在最低点A与B发生弹性碰撞．不计空气阻力，则关于碰后两小球的运动，下列说法正确的是(　　)A．A静止，B向右，且偏角小于30°B．A向左，B向右，且偏角等于30°C．A、B均向右，A球偏角小于B球偏角，且都小于30°D．A、B均向右，A球偏角小于B球偏角，且A球偏角小于30°，B球偏角大于30°例2　如图所示，在水平光滑直导轨上，静止着三个质量均为m＝1 kg的相同小球A、B、C，现让A球以v0＝2 m/s的速度向着B球运动，A、B两球碰撞后粘合在一起，两球继续向右运动并跟C球碰撞，C球的最终速度vC＝1 m/s.求：(1)A、B两球跟C球相碰前的共同速度大小；(2)第二次碰撞过程中损失了多少动能；(3)两次碰撞过程中共损失了多少动能．              二、碰撞可能性的判断碰撞问题遵循的三个原则：(1)系统动量守恒，即p1＋p2＝p1′＋p2′.(2)系统动能不增加，即Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′或＋≥＋.(3)速度要合理：①碰前两物体同向运动，即v后>v前，碰后原来在前面的物体速度一定增大，且v前′≥v后′.②碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变．例3　(多选)质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，A球的动量pA＝9 kg·m/s，B球的动量pB＝3 kg·m/s，当A追上B时发生正碰，则碰后A、B两球的动量可能值是(　　)A．pA′＝6 kg·m/s，pB′＝6 kg·m/sB．pA′＝4 kg·m/s，pB′＝6 kg·m/sC．pA′＝－6 kg·m/s，pB′＝18 kg·m/sD．pA′＝4 kg·m/s，pB′＝8 kg·m/s分析碰撞可能性问题的思路1．对一个给定的碰撞，首先要看动量是否守恒，再看总机械能是否增加．2．注意碰后的速度关系是否合理．3．要灵活运用Ek＝和p＝两个关系式．针对训练2　如图所示，光滑水平面上有两个质量分别为m1、m2的大小相同的小球A、B，放在与左侧竖直墙垂直的直线上，设B开始处于静止状态，A球以速度v朝着B运动，设系统处处无摩擦，所有的碰撞均无机械能损失，则下列判断正确的是(　　)A．若m1＝m2，则两球之间有且仅有两次碰撞B．若m1≪m2，则两球之间可能发生两次碰撞C．两球第一次碰撞后B球的速度一定是D．两球第一次碰撞后A球一定向右运动
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　考点一　碰撞问题的理解1．下列关于碰撞的理解正确的是(　　)A．碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程B．在碰撞现象中，一般内力都远大于外力，所以可以认为碰撞时系统的动能守恒C．如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫作非弹性碰撞D．微观粒子的相互作用由于不发生直接接触，所以不能称其为碰撞2．(多选)(2021·重庆巴蜀中学期中)质量为mA的A球，以某一速度沿光滑水平面向静止的B球运动，并与B球发生弹性正碰，假设B球的质量mB可选取不同的值，则下列说法正确的是(　　)A．当mB＝mA时，碰后A、B两球共速B．当mB＝mA时，碰后两球互换速度C．当mB＞mA时，碰后A球反向运动D．当mB＜mA时，mB越小，碰后B球的速度越小3.如图所示，B、C、D、E、F5个小球并排放置在光滑的水平面上，B、C、D、E4个球质量相等，而F球质量小于B球质量，A球的质量等于F球质量．A球以速度v0向B球运动，所发生的碰撞均为弹性正碰，则碰撞之后(　　)A．3个小球静止，3个小球运动B．4个小球静止，2个小球运动C．5个小球静止，1个小球运动D．6个小球都运动考点二　碰撞问题的计算4.质量相等的三个物块在一光滑水平面上排成一直线，且彼此隔开了一定的距离，如图所示．具有动能E0的第1个物块向右运动，依次与其余两个静止物块发生碰撞，最后这三个物块粘在一起，则最后这个整体的动能为(　　)A．E0  B.  C.  D.5．(多选)(2022·哈尔滨三中高二月考)质量为m的小球A沿光滑水平面以速度v0与质量为2m的静止小球B发生正碰，则碰后B的速度可能是(　　)A.v0   B.v0C.v0   D.v06．(多选)如图甲所示，在光滑水平面上的两个小球发生正碰，小球的质量分别为m1和m2，图乙为它们碰撞前后的x－t图像，已知m1＝0.1 kg，由此可以判断(　　)A．碰前m2静止，m1向右运动B．碰后m1和m2都向右运动C．由动量守恒可以算出m2＝0.3 kgD．碰撞过程中系统损失了0.4 J的机械能7．(2021·重庆八中月考)在光滑水平面上，有两个小球A、B沿同一直线同向运动，B在前，A在后．已知碰前两球的动量分别为pA＝12 kg·m/s、pB＝13 kg·m/s，碰撞前后，它们动量的变化量分别为ΔpA、ΔpB.下列数值可能正确的是(　　)A．ΔpA＝－4 kg·m/s、ΔpB＝4 kg·m/sB．ΔpA＝4 kg·m/s、ΔpB＝－4 kg·m/sC．ΔpA＝－24 kg·m/s、ΔpB＝24 kg·m/sD．ΔpA＝24 kg·m/s、ΔpB＝－24 kg·m/s8．(多选)如图所示，小球A的质量为mA＝5 kg，动量大小为pA＝4 kg·m/s，小球A水平向右运动，与静止的小球B发生弹性碰撞，碰后A的动量大小为pA′＝1 kg·m/s，方向水平向右，则(　　)A．碰后小球B的动量大小为pB＝3 kg·m/sB．碰后小球B的动量大小为pB＝5 kg·m/sC．小球B的质量为15 kgD．小球B的质量为3 kg9.在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速率v0向右运动，在小球A的前方O点处有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图所示．小球A与小球B发生正碰后，小球A、B均向右运动，小球B被在Q点处的竖直墙壁弹回后与小球A在P点相遇，已知PQ＝1.5PO.假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性碰撞，两球均可视为质点，则A、B两小球质量之比为(　　)A．1∶1   B．2∶1C．3∶1   D．4∶110．(多选)质量为m的小球A，沿着光滑水平面以v0的速度与质量为2m的静止小球B发生正碰，碰撞后A球的动能变为原来的，那么碰撞后小球B的速度可能是(　　)A.v0   B.v0  C.v0   D.v011.如图所示，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)               12.两滑块a、b沿水平面上同一条直线运动，并发生碰撞；碰撞后两者粘在一起运动；经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段．两者的位置x随时间t变化的图像如图所示．求：(1)滑块a、b的质量之比；(2)整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比．