高二物理（人教版）教学课件 选择性必修一 第一章 第5节　弹性碰撞和非弹性碰撞（赋能课-精细培优科学思维）

弹性碰撞和非弹性碰撞(赋能课——精细培优科学思维)第5

节课标要求学习目标1.通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。2.定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。1.知道弹性碰撞、非弹性碰撞的特点。2.了解对心碰撞和非对心碰撞的概念。3.能运用动量和能量的观点分析解决一维碰撞的实际问题。课前预知教材课堂精析重难0102CONTENTS目录课时跟踪检测03课前预知教材一、弹性碰撞和非弹性碰撞1.弹性碰撞：系统在碰撞前后动能______的碰撞。2.非弹性碰撞：系统在碰撞后动能______的碰撞。[微点拨](1)在碰撞现象中，一般都满足内力远大于外力，且碰撞时间极短，系统动量可以看作守恒。(2)两个物体碰撞后结合在一起为完全非弹性碰撞。不变减少[质疑辨析]判断下列说法是否正确。(1)两小球在光滑水平面上碰撞后粘在一起，因而不满足动量守恒定律。 ()(2)两小球在光滑水平面上碰撞后分开运动，系统动量一定守恒。 ()(3)两小球碰撞后粘在一起，碰撞过程中有能量损失。 ()××√二、弹性碰撞的实例分析1.正碰：碰撞之前球的运动速度与_______的连线在同一条直线上，碰撞之后两球的速度仍会沿着__________。也叫作对心碰撞或一维碰撞。2.弹性碰撞的实例分析：物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性正碰，碰后的速度分别为v1'、v2'。则：v1'=_________，v2'=________。两球心这条直线

三种特殊情况：①当m1=m2时，v1'=0，v2'=v1，碰撞后两物体交换速度。②当m1>m2时，v1'>0，v2'>0，碰撞后两物体沿相同方向运动。③当m1<m2时，v1'<0，v2'>0，碰撞后质量小的物体被反弹回来。[情境思考]如图所示，打台球时，质量相等的母球与目标球发生碰撞，两个球一定交换速度吗?碰撞一定是对心碰撞吗?提示：不一定。只有质量相等的两个物体发生对心弹性碰撞(即一维弹性碰撞)时，系统的总动量守恒，总机械能守恒，才会交换速度，否则不会交换速度。母球与目标球碰撞时对心碰撞和非对心碰撞都有可能发生。课堂精析重难牛顿摆是由法国物理学家伊丹·马略特最早于1676年提出的，如图甲所示，五个质量相同的钢球由等长的吊绳固定，彼此紧密排列。当摆动最左侧的钢球并在回摆时碰撞紧密排列的另外四个钢球，会出现最左侧和中间的三个钢球保持不动，仅有最右边的钢球被弹出，如图乙所示。请思考为什么?任务驱动强化点(一)碰撞的分类与理解提示：质量相等的两个钢球发生对心弹性碰撞，碰后两球交换速度。1.碰撞过程的五个特点(1)时间特点：在碰撞现象中，相互作用的时间很短。(2)相互作用力特点：在碰撞过程中，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。要点释解明(4)位移特点：碰撞过程时间极短，在物体发生碰撞瞬间，可忽略物体的位移，认为物体在碰撞前后仍在原位置。(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.碰撞的种类及遵循的规律种类遵循的规律弹性碰撞动量守恒，机械能守恒非弹性碰撞动量守恒，机械能有损失完全非弹性碰撞动量守恒，机械能损失最大，碰后速度相等(或成为一体)[典例]如图所示，在光滑水平面上，三个物块A、B、C在同一直线上，A和B的质量分别为mA=2m，mB=m，开始时B和C静止，A以速度v0向右运动，与B发生弹性正碰，碰撞时间极短，然后B又与C发生碰撞并粘在一起，最终三个物块速度恰好相同。求：(1)A与B碰撞后，两者的速度v1和v2;

(2)物块C的质量;[答案]

3m

[解析]

B、C碰撞后速度与A的速度相同，设C的质量为mC，以向右为正方向，由动量守恒定律得mv2=(mC+m)v1，解得mC=3m。(3)B与C碰撞过程中损失的机械能。

[思维建模]处理碰撞问题的三点提醒选取动量守恒的系统若有三个或更多个物体参与碰撞时,要合理选取所研究的系统弄清碰撞的类型弹性碰撞、完全非弹性碰撞还是其他非弹性碰撞弄清碰撞过程中存在的关系能量转化关系、速度关系等1.(2024·广西高考)(多选)如图，在光滑平台上有两个相同的弹性小球M和N。M水平向右运动，速度大小为v。M与静置于平台边缘的N发生正碰，碰撞过程中总机械能守恒。若不计空气阻力，则碰撞后，N在(

)A.竖直墙面上的垂直投影的运动是匀速运动B.竖直墙面上的垂直投影的运动是匀加速运动C.水平地面上的垂直投影的运动速度大小等于vD.水平地面上的垂直投影的运动速度大小大于v题点全练清√√解析：由于两小球碰撞过程中机械能守恒，可知两小球碰撞过程是弹性碰撞，由于两小球质量相等，故碰撞后两小球交换速度，即vM=0，vN=v，碰后小球N做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，即在水平地面上的垂直投影的运动速度大小等于v;在竖直方向上做自由落体运动，即在竖直墙面上的垂直投影的运动是匀加速运动。故选B、C。

√√

3.如图所示，光滑平台上有两个刚性小球A和B，质量分别为2m和3m，小球A以速度v0向右运动并与静止的小球B发生碰撞(碰撞过程中不损失机械能)，小球B飞出平台后经时间t刚好掉入装有沙子向左运动的小车中，小车与沙子的总质量为m，速度为2v0，小车行驶的路面近似看作是光滑的，求：(1)碰撞后小球A和小球B的速度大小;

(2)小球B掉入小车后的速度大小。

要点释解明强化点(二)碰撞可能性的判断[典例]

A、B两球在水平光滑轨道上沿相同方向运动，已知它们的动量分别是p1=5kg·m/s，p2=7kg·m/s，A从后面追上B并发生碰撞，碰后B球的动量变为10kg·m/s，则两球质量m1与m2间的关系可能是(

)A.m1=m2 B.2m1=m2C.4m1=m2 D.6m1=m2√

1.(2025·山西吕梁阶段练习)如图所示，物体A、B放在光滑的水平面上，且两物体间有一定的间距。t=0时刻，分别给物体A、B一向右的速度，物体A、B的动量大小均为p=12kg·m/s，经过一段时间两物体发生碰撞，已知碰后物体B的动量变为pB=16kg·m/s，两物体的质量分别为mA、mB，则下列说法正确的是(

)题点全练清A.物体A的动量增加4kg·m/sB.物体A的质量可能大于物体B的质量C.若碰后两物体粘合在一起，则mA∶mB=1∶2D.若该碰撞无机械能损失，则mA∶mB=7∶5√

2.(2025·江苏徐州阶段练习)A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA=1kg，mB=2kg，vA=6m/s，vB=2m/s，当A追上B并发生碰撞后，A、B两球速度的可能值是(

)A.vA'=3m/s，vB'=3.5m/sB.vA'=5m/s，vB'=2.5m/sC.vA'=1.5m/s，vB'=3m/sD.vA'=-3m/s，vB'=6.5m/s√

课时跟踪检测12345678910111.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√6789101112345解析：碰撞是十分普遍的现象，它是相对运动的物体相遇时在极短时间内发生的一种现象，一般内力远大于外力，系统动量守恒，动能不一定守恒。如果碰撞中机械能守恒，就叫作弹性碰撞。微观粒子的相互作用同样具有短时间内发生强大内力作用的特点，所以仍然是碰撞。故A正确。1567891011234

√1567891011234

1567891011234

√1567891011234解析：两个质量相等的小球发生弹性正碰，碰撞过程中动量守恒、机械能守恒，碰撞后将交换速度，故D项正确。15678910112344.弹玻璃球是小孩子最爱玩的游戏之一，一次游戏中，有大小相同但质量不同的A、B两玻璃球，质量分别为mA、mB，且mA<mB，小朋友在水平面上将玻璃球A以一定的速度沿直线弹出，与玻璃球B发生正碰，玻璃球B冲上斜面后返回水平面时与玻璃球A速度相等，不计一切摩擦和机械能损失，则mA、mB之比为(

)A.1∶2B.1∶3C.1∶4 D.1∶5√1567891011234

15678910112345.(2025·山东烟台阶段练习)A、B两个物块在光滑的水平地面上发生正碰，碰撞时间极短，两物块运动的x⁃t图像如图所示，则下列判断正确的是(

)A.碰撞后A、B两个物块运动方向相同B.A、B的质量之比mA∶mB=1∶1C.碰撞前、后A物块的速度大小之比为5∶3D.此碰撞为弹性碰撞√1567891011234

15678910112346.(2025·广东佛山开学考试)(多选)冰壶运动是冬季的热门项目，如图所示，在某次推击冰壶过程中，质量为m的白壶以速度v与静止的黑壶发生碰撞，P、Q为碰撞前同一时刻两壶的位置，M、N为碰撞后两壶静止时所处的位置。两壶除了颜色外，质量、大小、形状等其余属性均相同，下列说法正确的是(

)1567891011234

√√1567891011234

1567891011234

15678910112347.(2025·云南大理期中)(多选)如图所示，光滑的水平面上，小球甲以水平向右的速度与静止的小球乙发生正碰，两小球质量均匀、半径相同，规定水平向右为正方向，下列说法正确的是(

)1567891011234

√√1567891011234

15678910112348.(2024·广东高考)(多选)如图所示，光滑斜坡上，可视为质点的甲、乙两个相同滑块，分别从H甲、H乙高度同时由静止开始下滑。斜坡与水平面在O处平滑相接，滑块与水平面间的动摩擦因数为μ，乙在水平面上追上甲时发生弹性碰撞。忽略空气阻力。下列说法正确的有(

)1567891011234

√√√1567891011234

1567891011234

15678910112349.(2025·湖北孝感阶段练习)如图所示，两个小球A、B在光滑水平地面上相向运动，它们的质量分别为mA=6kg、mB=3kg，速度分别是vA=6m/s、vB=-6m/s，则它们发生正碰后，速度的可能值分别为(

)A.vA'=4m/s，vB'=-2m/sB.vA'=-4m/s，vB'=15m/sC.vA'=-2m/s，vB'=10m/sD.vA'=-3m/s，vB'=12m/s√1567891011234

1567891011234

156789101123410.(10分)(2024·天津高考)如图所示，光滑半圆轨道直径沿竖直方向，最低点与水平面相切。对静置于轨道最低点的小球A施加水平向左的瞬时冲量I，A沿轨道运动到最高点时，与用轻绳悬挂的静止小球B正碰并粘在一起。已知I=1.8N·s，A、B的质量分别为mA=0.3kg、mB=0.1kg，轨道半径和绳长均为R=0.5m，两球均视为质点，轻绳不可伸长，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。求：1567891011234(1)与B碰前瞬间A的速度大小;(5分)

答案：4m/s