第5節(jié)彈性碰撞和非彈性碰撞物理觀念理解彈性碰撞與非彈性碰撞的概念及特點(diǎn)?？茖W(xué)思維(1)通過實(shí)例分析彈性碰撞并知道其不同情況下的結(jié)果。(2)會(huì)用動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)綜合分析、解決一維碰撞問題。科學(xué)探究根據(jù)相應(yīng)問題，設(shè)計(jì)科學(xué)探究方案，具備采集和分析數(shù)據(jù)的能力，探究小車碰撞前后動(dòng)能的變化?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任研究生活中的碰撞現(xiàn)象，知道學(xué)習(xí)物理需要實(shí)事求是，有與他人合作的意愿。一、彈性碰撞和非彈性碰撞1．填一填(1)彈性碰撞：系統(tǒng)在碰撞后動(dòng)能

的碰撞。(2)非彈性碰撞：系統(tǒng)在碰撞后動(dòng)能

的碰撞。不變減少2．想一想如圖所示，物體A和B放在光滑的水平面上，A、B之間用一輕繩連接，開始時(shí)繩是松弛的，現(xiàn)突然給A一水平向右的初速度v0。(作用過程繩未斷) (1)物體A和B組成的系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒？機(jī)械能是否守恒？ (2)上述物體A和B之間的作用過程可以視為哪一類碰撞？

提示：(1)動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒。 (2)完全非彈性碰撞。兩球心這條直線2．想一想如圖所示，打臺(tái)球時(shí)，質(zhì)量相等的母球與目標(biāo)球發(fā)生碰撞，兩個(gè)球一定交換速度嗎？碰撞一定是對(duì)心碰撞嗎？提示：不一定。只有質(zhì)量相等的兩個(gè)物體發(fā)生對(duì)心彈性碰撞(即一維彈性碰撞)時(shí)，系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒，總機(jī)械能守恒，才會(huì)交換速度，否則不會(huì)交換速度。母球與目標(biāo)球碰撞時(shí)對(duì)心碰撞和非對(duì)心碰撞都有可能發(fā)生。探究(一)

碰撞的特點(diǎn)和分類[重難釋解]1．碰撞的特點(diǎn)(1)時(shí)間特點(diǎn)：碰撞現(xiàn)象中，相互作用的時(shí)間極短，相對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的全過程可忽略不計(jì)。(2)相互作用力特點(diǎn)：在碰撞過程中，系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，所以動(dòng)量守恒。2．碰撞的分類分類標(biāo)準(zhǔn)種類特點(diǎn)機(jī)械能是否守恒彈性碰撞動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒非彈性碰撞動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒完全非彈性碰撞動(dòng)量守恒，機(jī)械能損失最大，碰后速度相同碰撞前后動(dòng)量是否共線對(duì)心碰撞碰撞前后速度共線非對(duì)心碰撞碰撞前后速度不共線微觀粒子的碰撞散射粒子相互接近時(shí)并不發(fā)生直接接觸(多選)質(zhì)量相等的A、B兩球在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運(yùn)動(dòng)，A球的動(dòng)量pA＝9kg·m/s，B球的動(dòng)量pB＝3kg·m/s，當(dāng)A追上B時(shí)發(fā)生正碰，則碰后A、B兩球的動(dòng)量可能值是(

)A．pA′＝6kg·m/s，pB′＝6kg·m/sB．pA′＝4kg·m/s，pB′＝6kg·m/sC．pA′＝－6kg·m/s，pB′＝18kg·m/sD．pA′＝4kg·m/s，pB′＝8kg·m/s處理碰撞問題的三點(diǎn)提醒(1)選取動(dòng)量守恒的系統(tǒng)：若有三個(gè)或更多個(gè)物體參與碰撞時(shí)，要合理選取所研究的系統(tǒng)。(2)弄清碰撞的類型：彈性碰撞、完全非彈性碰撞還是其他非彈性碰撞。(3)弄清碰撞過程中存在的關(guān)系：能量轉(zhuǎn)化關(guān)系、速度關(guān)系等。[針對(duì)訓(xùn)練]1．兩個(gè)球沿直線相向運(yùn)動(dòng)，碰撞后兩球都靜止。則可以推斷

(

)A．碰撞前兩個(gè)球的動(dòng)量一定相等B．兩個(gè)球的質(zhì)量一定相等C．碰撞前兩個(gè)球的速度一定相等D．碰撞前兩個(gè)球的動(dòng)量大小相等，方向相反解析：兩球碰撞過程動(dòng)量守恒，由于碰撞后兩球都靜止，總動(dòng)量為零，故碰撞前兩個(gè)球的動(dòng)量大小相等，方向相反，A錯(cuò)誤，D正確；兩球的質(zhì)量是否相等不確定，故碰撞前兩個(gè)球的速度是否相等也不確定，B、C錯(cuò)誤。答案：D

2．(多選)如圖所示，質(zhì)量相等的A、B兩個(gè)球，原來在光滑水平面上沿同一直線相向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A球的速度是6m/s，B球的速度是－2m/s，不久A、B兩球發(fā)生了對(duì)心碰撞。對(duì)于該碰撞之后的A、B兩球的速度可能值，某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們做了很多種猜測，下面的猜測結(jié)果可能實(shí)現(xiàn)的是

(

)A．vA′＝－2m/s，vB′＝6m/s

B．vA′＝2m/s，vB′＝2m/sC．vA′＝1m/s，vB′＝3m/s D．vA′＝－3m/s，vB′＝7m/s探究(二)

彈性碰撞的分析[問題驅(qū)動(dòng)]：(選自魯科版新教材“拓展一步”)如圖所示，在光滑水平地面上有質(zhì)量為m1、m2的兩球，分別以速度v1、v2(v1>v2)運(yùn)動(dòng)。兩球發(fā)生對(duì)心彈性碰撞后速度分別為v1′、v2′。根據(jù)兩球在碰撞過程中動(dòng)量守恒和碰撞前后動(dòng)能相等，可得

如圖所示，ABC為一固定在豎直平面內(nèi)的光滑軌道，BC段水平，AB段與BC段平滑連接，質(zhì)量為m1的小球從高為h處由靜止開始沿軌道下滑，與靜止在軌道BC段上質(zhì)量為m2的小球發(fā)生正碰，且在碰撞過程中無機(jī)械能損失。求碰撞后小球m2的速度大小v2。A．碰撞后氮核的動(dòng)量比氫核的小B．碰撞后氮核的動(dòng)能比氫核的小C．v2大于v1D．v2大于v0探究(三)

非彈性碰撞的分析[問題驅(qū)動(dòng)]：(1)如圖甲所示，鋼球A、B包上橡皮泥，讓鋼球A與靜止的鋼球B相碰，兩鋼球質(zhì)量相等，碰撞后有什么現(xiàn)象？碰撞過程中機(jī)械能守恒嗎？(2)如圖乙所示，物體A和B放在光滑的水平面上，物體A、B之間用一輕彈簧連接，開始時(shí)彈簧處于自然伸長狀態(tài)，現(xiàn)突然給物體A一水平向右的初速度v0，物體A和B組成的系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒？機(jī)械能是否守恒？提示：(1)碰后兩鋼球粘在一起，以相同的速度向右擺動(dòng)，因?yàn)槭峭耆菑椥耘鲎?，碰撞過程中機(jī)械能不守恒。(2)物體A和B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒。

如圖所示，在水平光滑直導(dǎo)軌上，靜止著三個(gè)質(zhì)量均為m＝1kg的相同小球A、B、C，現(xiàn)讓A球以v0＝2m/s的速度向著B球運(yùn)動(dòng)，A、B兩球碰撞后粘合在一起，兩球繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)并跟C球碰撞，C球的最終速度vC＝1m/s。問：(1)A、B兩球跟C球相碰前的共同速度多大？(2)兩次碰撞過程中一共損失了多少動(dòng)能？[針對(duì)訓(xùn)練]1．(多選)兩個(gè)小球A、B在光滑的水平地面上相向運(yùn)動(dòng)，已知它們的質(zhì)量分別是mA＝4kg，mB＝2kg，A的速度vA＝3m/s(設(shè)為正)，B的速度vB＝－3m/s，則它們發(fā)生正碰后，其速度可能分別為

(

)

A．均為1m/s

B．4m/s和－5m/s C．2m/s和－1m/s D．－1m/s和5m/s2．(選自魯科版新教材課后練習(xí))沙擺是一種用來測量子彈速度的簡單裝置。如圖所示，將質(zhì)量為M的沙箱用長為l的細(xì)繩懸掛起來，一顆質(zhì)量為m的子彈水平射入沙箱(未穿出)，使沙箱發(fā)生擺動(dòng)。測得沙箱最大擺角為α，求子彈射擊沙箱時(shí)的速度。請(qǐng)陳述這樣測試的原理。3. A、B兩物體在水平面上相向運(yùn)動(dòng)，其中物體A的質(zhì)量為mA＝4kg，兩物體發(fā)生相互作用前后的運(yùn)動(dòng)情況如圖所示。則： (1)物體B的質(zhì)量mB是多少？ (2)碰撞過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能損失多少？答案：(1)6kg

(2)30J一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維質(zhì)量相等的五個(gè)物體在光滑的水平面上，間隔一定的距離排成一直線，如圖所示，具有初動(dòng)能為E0的物塊1向其他4個(gè)靜止物塊運(yùn)動(dòng)，依次發(fā)生碰撞，每次碰后不再分開，最后5個(gè)物塊粘成一個(gè)整體，這個(gè)整體的動(dòng)能為

(

)二、注重學(xué)以致用和思維建模爆炸模型與碰撞模型的比較

名稱比較項(xiàng)目爆炸碰撞不同點(diǎn)動(dòng)能情況有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，動(dòng)能會(huì)增加彈性碰撞時(shí)動(dòng)能不變，非彈性碰撞時(shí)動(dòng)能要損失，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能相同點(diǎn)過程特點(diǎn)都是物體間的相互作用突然發(fā)生，相互作用的力為變力，作用時(shí)間很短，平均作用力很大，且遠(yuǎn)大于系統(tǒng)所受的外力，所以可以認(rèn)為碰撞、爆炸過程中系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒過程模型由于碰撞、爆炸過程相互作用的時(shí)間很短，作用過程中物體的位移很小，一般可忽略不計(jì)，因此可以把作用過程看作一個(gè)理想化過程來處理，即作用后物體仍從作用前瞬間的位置以新的速度開始運(yùn)動(dòng)能量情況都滿足能量守恒，總能量保持不變[針對(duì)訓(xùn)練]1．以初速度v0與水平方向成60°角斜向上拋出的手榴彈，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)炸成質(zhì)量分別是m和2m的兩塊。其中質(zhì)量大的一塊沿著原來的方向以2v0的速度飛行。 (1)求質(zhì)量較小的一塊彈片速度的大小和方向； (2)爆炸過程中有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為彈片的動(dòng)能。2．若一輛總質(zhì)量為M的公交車與一輛總質(zhì)量為m的轎車在一條直道上勻速相向行駛，因駕駛員注意力分散致使兩車突然發(fā)生正碰并且同時(shí)停下來，從發(fā)生碰撞到停下所經(jīng)歷的時(shí)間為Δt。(1)求公交車、轎車碰撞前的速