1.5弹性碰撞和非弹性碰撞课件高二上学期物理人教版选择性2

5

弹性碰撞与非弹性碰撞人教版高中物理教材选择性必修第一册

第一章冰壶运动网球撞球拍陨石坠落汽车碰撞台球碰撞又是如何变化的呢？在各种碰撞中能量大情境分子碰撞次数m1/kgm2/kgv/(m·s-1)v'/(m

·s-1)0.5m1v2/J0.5(m1+m2)

v'2/J10.170.171.8730.9300.2980.14720.220.172.9331.5940.9460.49630.270.172.4571.4230.8150.446面团问题：

在各种碰撞中，是否存在碰撞前后系统总动能不变的情况呢？实验探究碰撞前后的动能变实验探究碰撞前后动能的变化任务11.仔细观察该实验的碰撞装置及碰撞过程，想一想，

总动能减少的原因是什么？

2.如何改进实验装置减少碰撞中总动能的损失？面团橡皮泥弹性碰撞架任务1

实验探究碰撞前后的动能变

实验探究碰撞前后的动能变化思考下面问题并设计实验方案实验1实验2实验3实验结论：

碰撞中动能损失的多少与物体的形变恢复程度有关，形变恢复的越多，动能损失的越少。任务1

实验探究碰撞前后

能的变化

碰前碰中

碰后实验1实验2实验3弹性碰撞

非弹性碰撞

完全非弹性碰撞说明：

非弹性碰撞中，如果碰撞后物体完全不反弹而粘在一起，

系统的动能损失最大，这种碰撞称为完全非弹性碰撞。思考：

非弹性碰撞中系统损失的动能到哪里去了？如果系统在碰撞前后动能不变，这类碰撞叫作弹性碰撞。

如果系统在碰撞后动能减少，这类碰撞叫作非弹性碰撞。任务2

建实立验弹探性究碰撞与前非后弹的性动碰能撞变的概念

【例题】设实验1中粘有面团的两个滑块质量都是m

，打开气泵后，让一个滑块以速度v碰撞另一静止滑块。碰撞后两个滑块粘在一起，以一定速度继续前进。

请计算碰撞后该系统总动能损失了多少？任务2

建立弹性碰撞与非弹性碰撞的概念

v

静止两个小球相碰，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。活动体验活动1：在桌面/地面上，

将一钢球沿某一方向弹出，碰撞另一相同的静止钢球。

要求：

碰后静球沿同一方向运动。活动体验活动2：在轨道上，

用不同的球进行一维碰撞(动碰静)，请仔细观察两球碰后瞬间的运动情况。钢球撞钢球动球停止静球被撞出钢球撞玻璃球两球同向运动玻璃球撞钢球玻璃球反弹探究：

在弹性碰撞中，由于物体质量不同，碰撞后物体的速度将有哪些特点？[创设情境]物体m1

以速度v1

与原来静止的物体m2在同一直线上发生弹性碰撞，

请推导出二者碰后的速度v1

'

和v2

'表达式。

v1

v1

'

v2

'

弹性碰撞的实例分析m1

m2

m1

m2任务3钢球撞钢球：

动球停止静球被撞出(1)若

m1

=

m2

，

则

v1

ʹ

=

0

、v2

ʹ

=

v1钢球撞玻璃球：

两球同向运动(2)

若

m1

>

m2

，

则v1

ʹ

>

0

、v2

ʹ

>

0玻璃球撞钢球：

玻璃球反弹再进一步思考若

m1>>

m2

，

则v1

ʹ

=

v1

、

v2

ʹ=

2v1若

m1<<

m2

，则

v1

ʹ=

-v1

、

v2

ʹ

=

0思考：

你能否利用表达式解释活动2中的实验现象？(3)

若

m1<

m2

，

则

v1

ʹ<

0

、

v2

ʹ

>

0弹性碰撞的实例分析任务3③，④碰撞前后总动能的变化弹性碰撞：动量守恒，动能不变非弹性碰撞：动量守恒，动能减少完全非弹性碰撞：动能损失最大弹性正碰(动碰静)

构建模型

实例分析

课堂小结实验探究课后任务

定量探究台球撞击乒乓球后，二者速度的关系

视频追踪软件：Tracker碰撞是自然界常见的现象。物体碰撞中动量的变化情况，前面已进行了研究。那么，在各种碰

撞中能量又是如何变化的？问题引入复习回顾研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒第一种：滑块碰撞后分开；第二种：滑块碰撞后粘连；m1/kgm2/kgv

/(m

·s-1)v'

/(m

·s-1)½m1v2/J½

(m1

+m2)

v'2/J10.5190.5190.6280.3070.1020.04920.5190.7180.6560.2650.1120.04330.7180.5190.5720.3210.1170.064思考：

1.碰撞中动能减少的原因？

2.如何减少动能损失？

3.是否有碰撞前后总动能不

变的情况？两辆小车的质量和

碰撞前后的速度碰撞过后两小车的总动能减小碰撞实验装置研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒第一种：滑块碰撞后分开；第二种：滑块碰撞后粘连；m1/kgm2/kgv/(m

·s-1)v1/(m

·s-1)v2/(m

·s-1)½m1v2/J½(m1v12+m2v22)/J123如图滑轨上两辆小车安装了弹性碰

撞架，它们发生碰撞后改变了运动状态。

测量两辆小车的质量以及它们碰撞前后的

速度，研究碰撞前后总动能的变化情况。研究小车碰撞前后动能的变化m1/kgm2/kgv/(m

·s-1)v1/(m

·s-1)v2/(m

·s-1)½m1v2/J½(m1v12+m2v22)/J10.27550.17550.5600.1280.6730.0430.04220.7470.1650.8920.0770.07430.9200.2271.0830.1170.110m1/kgm2/kgv

/(m

·s-1)v'

/(m

·s-1)½m1v2/J½

(m1

+m2)

v'2/J10.5190.5190.6280.3070.1020.04920.5190.7180.6560.2650.1120.04330.7180.5190.5720.3210.1170.064研究小车碰撞前后动能的变化两辆小车之间安装撞针和橡皮泥两辆小车之间安装弹性碰撞架钢球、玻璃球碰撞时，动能损失很小，它们的碰撞可以看作弹性碰撞。定义：系统在碰撞前后动能不变，这类碰撞叫作弹性碰撞；弹性碰撞1

．定义：系统在碰撞后动能减少，这类碰撞叫作非弹性碰撞；2

．完全非弹性碰撞：碰撞后两物体结合在一起，以同一速度运动，机械能损失最大。橡皮泥球之间的碰撞是非弹性碰撞。非弹性碰撞总动能是否会有损失?解：根据动量守恒定律，

，则碰撞前的总动能

碰撞后的总动能

可见，碰撞后系统的总动能小于碰撞前系统的总动能。例题：如图，在光滑的水平面上，两物体的质量都是m

，碰撞前一个物体静止，另一个物体以速度v

向它撞去。碰撞后两物体粘在一起，

成为一个质量为2m的物体，以一定速度继续前进。碰撞后该系统的假设在光滑的水平面上，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v′1

和

v′2

。根据动量守恒有：一维碰撞弹性碰撞实例分析弹性碰撞过程中机械能守恒有：弹性碰撞(机械能守恒)联立可得：(2)若m1

<<

m2

，则：(极小碰极大，大不变，小反弹)乒乓球撞击保龄球(3)若m1

>>m2

，则：对上述结果进行几种情况的分析：(1)若m1=m2

，则：(极大碰极小，大不变小加倍)大号保龄球击打球瓶(质量相等，速度交换)

台球、冰壶、弹珠一维碰撞弹性碰撞实例分析如图所示，小球A的质量为mA=5kg，动量大小为pA=4kg

·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pA

'=1kg·m/s，方向水平向右，则(

)A．碰后小球B的动量大小为pB=3kg

·m/sB．碰后小球B的动量大小为pB=2kg

·m/s

C．小球B的质量为15kgD．小球B的质量为6kg【答案】

A【详解】

AB．规定水平向右的方向为正方向，碰撞过程中A、