1.1 物体的碰撞 学案（2020年粤教版高中物理选修3-5）

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1、第一节物体的碰撞学科素养与目标要求物理观念：1.了解生活中的各种碰撞现象，知道碰撞的特点.2.知道什么是弹性碰撞和非弹性碰撞.科学探究：通过实验探究，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点.一、碰撞特点及分类1.碰撞：碰撞就是两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产生非常大的相互作用的过程.2.碰撞特点(1)相互作用时间短.(2)作用力变化快.(3)作用力峰值大.因此其他外力可以忽略不计.3.碰撞的分类(1)按碰撞前后，物体的运动方向是否沿同一直线可分为：正碰(对心碰撞)：作用前后沿同一条直线.斜碰(非对心碰撞)：作用前后不沿同一条直线.(2)按碰撞过程中机械能是否损失可分为弹性碰撞和非弹性碰撞.二、

2、弹性碰撞和非弹性碰撞1.弹性碰撞：两个小球碰撞后形变能完全恢复，没有能量损失，即碰撞前后两个小球构成的系统总动能相等，Ek1Ek2Ek1Ek2.2.非弹性碰撞：两个小球碰撞后形变不能完全恢复，一部分动能最终转变为其他形式的能(如热能)，即碰撞前后两个小球构成的系统总动能不再相等，Ek1Ek2Ek1Ek2.1.判断下列说法的正误.(1)碰撞过程作用时间很短，相互作用力很大.()(2)所有的碰撞，作用前后物体的速度都在一条直线上.()(3)两物体碰撞后粘在一起运动，系统的动能也可能不损失.()(4)两物体碰撞后总动能可能增加.()2.质量为1 kg的A球以3 m/s的速度与质量为2 kg静止的B球

3、发生碰撞，碰后两球以1 m/s的速度粘在一起运动.则两球的碰撞属于_碰撞，碰撞过程中损失了_动能.答案非弹性3 J解析由于两球碰后速度相同，没有分离，因此两球的碰撞属于非弹性碰撞(完全非弹性碰撞)，在碰撞过程中损失的动能为EkmAv02(mAmB)v2132 J312 J3 J.一、弹性碰撞与非弹性碰撞的判断1.碰撞中能量的特点：碰撞过程中，一般伴随机械能的损失，即：Ek1Ek2Ek1Ek2.2.碰撞的类型：(1)弹性碰撞：两个物体碰撞后形变能够完全恢复，碰撞后没有动能转化为其他形式的能，即碰撞前后两物体构成的系统的动能相等.(2)非弹性碰撞：两个物体碰撞后形变不能完全恢复，该过程有动能转化为

4、其他形式的能，总动能减少.(3)完全非弹性碰撞：非弹性碰撞的特例，两物体碰撞后粘在一起以共同的速度运动，碰撞过程能量损失最多.例1一个质量为2 kg的小球A以v03 m/s的速度与一个静止的、质量为1 kg的小球B正碰，试根据以下数据，分析碰撞性质：(1)碰后小球A、B的速度均为2 m/s；(2)碰后小球A的速度为1 m/s，小球B的速度为4 m/s.答案(1)非弹性碰撞(2)弹性碰撞解析碰前系统的动能Ek0mAv029 J.(1)当碰后小球A、B速度均为2 m/s时，碰后系统的动能EkmAvA2mBvB2(222122) J6 JEk0，故该碰撞为非弹性碰撞.(2)当碰后vA1 m/s，vB

5、4 m/s时，碰后系统的动能EkmAvA2mBvB2(212142) J9 JEk0，故该碰撞为弹性碰撞.针对训练如图1所示，有A、B两物体，m13m2，以相同大小的速度v相向运动，碰撞后A静止，B以2v的速度反弹，那么A、B的碰撞为()图1A.弹性碰撞 B.非弹性碰撞C.完全非弹性碰撞 D.无法判断答案A解析设m13m，m2m碰撞前总动能m1v12m2v222mv2碰撞后总动能m1v12m2v220m(2v)22mv2因为碰撞前后总动能不变，故为弹性碰撞，A项正确.二、碰撞模型的拓展例2如图2所示，物体A静止在光滑的水平面上，A的左边固定有水平轻质弹簧，与A质量相等的物体B以速度v向A运动并

6、与弹簧发生碰撞.A、B始终沿同一直线运动，则A、B组成的系统动能损失最大的时刻是()图2A.A开始运动时B.A的速度等于v时C.B的速度等于零时D.A和B的速度相等时答案D解析方法一：B和A(包括弹簧)的作用，可以看成广义上的碰撞，两物体(包括弹簧)碰后粘在一起或碰后具有共同速度时，其动能损失最多，故选D.方法二：B与弹簧作用后，A加速，B减速，当A、B速度相等时，弹簧最短、弹性势能最大，系统动能损失最多，故D正确.两物体通过弹簧的相互作用可以看成广义上的碰撞，当弹簧最短(两物体速度相等)时相当于完全非弹性碰撞；当弹簧完全恢复原状，两物体分离时相当于弹性碰撞.1.(碰撞的类型特点)现有甲、乙两

7、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，无法确定答案A解析以甲滑块的运动方向为正方向，由动量守恒定律得：3mvmv0mv，所以v2v碰前总动能Ek3mv2mv22mv2碰后总动能Ekmv22mv2，EkEk，所以A正确.2.(对碰撞的理解)在光滑的水平面上，动能为E0的钢球1与静止的钢球2发生碰撞，碰后球1反向运动，其动能大小为E1，球2的动能大小为E2，则必有()A.E1E0 B.E1E0C.E2E0 D.E2E0答案A解析根据碰撞前后动能关系得E1E2E0，必有E1E0，E2E0.故只有A项对.3.(碰撞类型的判断)大小相等、质量不同的两小球1、2在光滑水平面上相撞，球1质量是球2质量的4倍，球1以2 m/s的速度与静止的球2碰撞，碰撞后球1沿原方向运动，速度大小是1.5 m/s，球2的速度为2 m/s，你能判断出两球的碰撞是何种碰撞吗？请说明理由.答案碰后总动能减小，可知此碰撞属于非弹性碰撞解析设球2质量为m，则碰前两球总动能为E前Ek1Ek24m2208m(J)碰后两球总动能为E后Ek1Ek24m1.52m22m(J)可得E前E后.碰后总动能减小，可知此碰撞属于非弹性碰撞