高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律5 弹性碰撞和非弹性碰撞精品导学案

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律5 弹性碰撞和非弹性碰撞精品导学案，共13页。
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
1．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
答案 相同点是碰撞过程持续时间极短，此过程中内力远大于外力，碰撞满足动量守恒；不同点是碰撞过程中机械能损失有多有少，图甲损失的机械能相比碰撞前的机械能占比较小，图乙损失的机械能相比碰撞前的机械能占比较大。
2．在本章第一节图1.1－2 实验中，碰撞后两车粘在一起，总动能减少。
(1)碰撞过程中总动能减小的原因是什么？
(2)是否可以改变小车质量和碰前速度使碰撞前后总动能不变？
(3)为了尽量减少总动能的损失，可以对实验装置怎么进行改进？
答案 (1)碰撞中有机械能转化为内能。
(2)通过数据分析知不可以。
(3)两辆小车安装弹性碰撞架。
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：系统在碰撞前后动能不变。
(2)非弹性碰撞：系统在碰撞后动能减少。

(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)两球在光滑水平面上发生非弹性碰撞时，系统动量是守恒的。( √ )
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？
答案 见解析
解析 根据动量守恒定律得2mv′＝mv，则v′＝eq \f(v,2)
碰撞前的总动能Ek＝eq \f(1,2)mv2
碰撞后的总动能Ek′＝eq \f(1,2)×2mv′2＝eq \f(1,4)mv2
可见，碰撞后系统的总动能小于碰撞前系统的总动能。
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 如图所示，光滑水平桌面上一只质量为5.0 kg的保龄球，撞上一只原来静止，质量为1.5 kg的球瓶。此后球瓶以3.0 m/s的速度向前飞出，而保龄球以2.0 m/s的速度继续向前运动，求：
(1)碰撞前保龄球的速度大小；
(2)通过计算判断该碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞。
答案 (1)2.9 m/s (2)非弹性碰撞
解析 (1)设碰撞前保龄球的速度为v1，根据动量守恒定律有
Mv1＝Mv1′＋mv2
解得v1＝2.9 m/s
(2)保龄球和球瓶组成的系统初、末动能分别为
Ek0＝eq \f(1,2)Mv12＝21.025 J
Ek1＝eq \f(1,2)Mv1′2＋eq \f(1,2)mv22＝16.75 J
因为Ek1m2，则v1′>0, v2′>0(均填“>”“＝”或“