第一章動量守恒定律選擇性必修一?人教版5彈性碰撞和非彈性碰撞臺球的碰撞、微觀粒子的散射，這些運(yùn)動似乎有天壤之別。然而，物理學(xué)的研究表明，它們遵從相同的科學(xué)規(guī)律——動量守恒定律。動量守恒定律是自然界中最普遍的規(guī)律之一，無論是設(shè)計(jì)火箭還是研究微觀粒子，都離不開它。

導(dǎo)入新課鄭欽文在2024年巴黎奧運(yùn)會上奪冠，為祖國又添一枚金牌。她的網(wǎng)球受球拍撞擊而改變運(yùn)動狀態(tài)。碰撞也是自然界中常見的現(xiàn)象。隕石撞擊地球而對地表產(chǎn)生破壞……物體碰撞中動量的變化情況，前面已進(jìn)行了研究。那么，在各種碰撞中能量又是如何變化的？物理觀念掌握彈性碰撞和非彈性碰撞定義。感受動量守恒定律在極短時間作用過程的適用性?？茖W(xué)思維能分析碰撞過程兩物體系統(tǒng)的能量變化。能夠有質(zhì)疑精神，邏輯思維的分析能力，培養(yǎng)建構(gòu)模型能力。能夠推理論證生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象，并提出創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方案?？茖W(xué)探究經(jīng)歷對碰撞的探究過程，嘗試用科學(xué)探究的方法研究物理問題。能在觀察和分析中發(fā)現(xiàn)問題、提出合理假設(shè)；具有設(shè)計(jì)探究方案和獲取數(shù)的能力。解釋并交流探究成果?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任具有學(xué)習(xí)和研究物理的好奇心與求知欲，形成探索自然的內(nèi)在動力，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度，具有學(xué)習(xí)和研究物理的好奇心與求知欲，能基于數(shù)據(jù)的證據(jù)和邏輯的推理發(fā)表自己的見解。

學(xué)習(xí)目標(biāo)

重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)用動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律解決碰撞問題難點(diǎn)理解彈性碰撞的規(guī)律一、彈性碰撞和非彈性碰撞

5彈性碰撞和非彈性碰撞一、彈性碰撞和非彈性碰撞有些碰撞碰后分開，有些碰撞碰后粘在一起；有些碰撞沿一條直線，有些碰不在一條直線上；有些碰撞過程可能機(jī)械能守恒，有些過程機(jī)械能可能不守恒……那么，在各種碰撞中能量又是如何變化的呢？一、彈性碰撞和非彈性碰撞一、彈性碰撞和非彈性碰撞

如圖，滑軌上有兩輛安裝了彈性碰撞架的小車，它們發(fā)生碰撞后改變了運(yùn)動狀態(tài)。測量兩輛小車的質(zhì)量以及它們碰撞前后的速度，研究碰撞前后總動能的變化情況。一、彈性碰撞和非彈性碰撞一、彈性碰撞和非彈性碰撞質(zhì)量m速度v次數(shù)A滑塊m1B滑塊m2A碰前v1B碰前v2A碰后v'1B碰后v'2123一、彈性碰撞和非彈性碰撞1.概念：如果系統(tǒng)在碰撞前后動能不變，這類碰撞叫作彈性碰撞（elasticcollision）。2.規(guī)律：動量守恒動能不變一、彈性碰撞和非彈性碰撞光滑水平面上，兩個物體的質(zhì)量都是m,碰撞以前一個物體靜止,另一個以速度v向它撞去.碰撞以后兩個物體粘在一起,成為一個質(zhì)量為2m的物體,以速度v’繼續(xù)前進(jìn)。v靜止mmv’2m由動量守恒定律：

碰撞前系統(tǒng)總動能：

碰撞后系統(tǒng)總動能：

碰撞過程有動能損失一、彈性碰撞和非彈性碰撞2.規(guī)律：動量守恒動能減少1.概念：如果系統(tǒng)在碰撞前后動能減少，這類碰撞叫作非彈性碰撞（inelasticcollision）。一、彈性碰撞和非彈性碰撞完全非彈性碰撞:碰撞后兩物體合為一體或者具有共同速度，這種碰撞動能損失最大，稱為完全非彈性碰撞。特點(diǎn)：碰撞時物體的形變是非彈性形變，系統(tǒng)動量守恒，動能損失最大。完全非彈性碰撞一、彈性碰撞和非彈性碰撞思考：你能歸納總結(jié)碰撞的種類以及其特點(diǎn)嗎？種類特點(diǎn)彈性碰撞動量守恒，動能守恒非彈性碰撞動量守恒，動能有損失完全非彈性碰撞動量守恒，動能損失最大一、彈性碰撞和非彈性碰撞【例1】兩個物體的質(zhì)量都是m,碰撞以前一個物體靜止,另一個以速度v向它撞去。碰撞以后兩個物體粘在一起,成為一個質(zhì)量為2m的物體，以一定的速度繼續(xù)前進(jìn)。碰撞后該系統(tǒng)的總動能是否會有損失？v靜止mmv’2m根據(jù)動量守恒定律：碰撞后的共同速度：碰撞前的總動能：碰撞后的總動能：可見，碰撞后系統(tǒng)的總動能小于碰撞前系統(tǒng)的總動能。二、彈性碰撞的實(shí)例分析

5彈性碰撞和非彈性碰撞二、彈性碰撞的實(shí)例分析丁俊暉在斯諾克比賽中讓白球擊中一顆紅球發(fā)生碰撞后，將紅球送入球網(wǎng)，為什么白球恰好停下來了？二、彈性碰撞的實(shí)例分析碰撞前碰撞后v'1m1m2v'2v1m1m21.正碰（對心碰撞）碰撞前后，物體的運(yùn)動方向在同一直線上。這種碰撞稱為正碰，也叫作對心碰撞或一維碰撞。二、彈性碰撞的實(shí)例分析v1m1m2v'1m1m2v'22.斜碰（非對心碰撞）碰撞前后物體的運(yùn)動方向不在同一直線上,如圖所示碰撞前碰撞后二、實(shí)驗(yàn)方案3、動碰靜：

物體m1以速度v1與原來靜止的物體m2發(fā)生彈性碰撞，碰撞后它們的速度分別為v1’

和v2’

。請用m1、m2、v1表示v1’

和v2’

的公式。根據(jù)動量守恒定律彈性碰撞機(jī)械能守恒碰撞后兩個物體的速度:二、彈性碰撞的實(shí)例分析碰撞后兩個物體的速度:（1）若m1大于m2：則兩球碰撞之后將同方向運(yùn)動；向右運(yùn)動；向右運(yùn)動；若m1遠(yuǎn)大于m2，即m2可忽略：初速度；2倍初速度；二、彈性碰撞的實(shí)例分析碰撞后兩個物體的速度:（2）若m1小于m2：則兩球碰撞之后將反方向運(yùn)動；向左運(yùn)動；向右運(yùn)動；若m1遠(yuǎn)小于m2，即m1可忽略：原速反彈；靜止不動；二、彈性碰撞的實(shí)例分析（3）若m1等于m2：則兩球碰撞之后將互換速度；靜止不動；等于小球1的初速度；碰撞后兩個物體的速度:二、彈性碰撞的實(shí)例分析1.系統(tǒng)動量守恒：2.系統(tǒng)動能不增加：內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力機(jī)械能守恒或損失或者符合實(shí)際情況3.同向運(yùn)動相碰：且v1m1m2v2二、彈性碰撞的實(shí)例分析1.動量守恒：即p1＋p2＝p1′＋p2′.2.動能不增加：即Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′.3.速度要合理(1)若碰前兩物體同向運(yùn)動，則應(yīng)有v后>v前，碰后原來在前的物體速度一定增大，若碰后兩物體同向運(yùn)動，則應(yīng)有v前′≥v后′。(2)碰前兩物體相向運(yùn)動，碰后兩物體的運(yùn)動方向不可能都不改變。碰撞三原則二、彈性碰撞的實(shí)例分析【例2】

在氣墊導(dǎo)軌上，一個質(zhì)量為400g的滑塊以15cm/s的速度與另一個質(zhì)量為200g，速度為10cm/s并沿反方向運(yùn)動的滑塊迎面相撞，碰撞后兩個滑塊粘在一起。

(1)求碰撞后滑塊速度的大小和方向.

(2)這次碰撞，兩滑塊共損失了多少機(jī)械能？解析(1)以400g的滑塊的初速度方向?yàn)檎较?，根?jù)動量守恒定律(2)損失的機(jī)械能：二、彈性碰撞的實(shí)例分析【例4】一

種未知粒子跟靜止的氫原子核正碰，測出碰撞后氫原子核的速度3.3×107m/s.該未知粒子跟靜止的氮原子核正碰時，測出碰撞后氮原子核的速度是4.4×106m/s.已知?dú)湓雍说馁|(zhì)量是mH，氮原子核的質(zhì)量是14mH，上述碰撞都是彈性碰撞，求未知粒子的質(zhì)量.中子的質(zhì)量與氫原子核的質(zhì)量mH有什么關(guān)系.查德威克發(fā)現(xiàn)中子實(shí)驗(yàn)碰后氮原子核的速度為：解析

設(shè)未知粒子質(zhì)量m，速度v，它與氫和氮原子核碰撞都是彈性的，碰后氫原子核的速度為：兩式聯(lián)立，解得未知粒子的質(zhì)量為mH三、課堂總結(jié)

5彈性碰撞和非彈性碰撞彈性碰撞和非彈性碰撞4、微觀粒子的碰撞---散射1、彈性碰撞3、對心碰撞和非對心碰撞②規(guī)律：動量守恒、機(jī)械能守恒③能量轉(zhuǎn)化情況：系統(tǒng)動能沒有損失2、非彈性碰撞①定義：碰撞過程中機(jī)械能不守恒的碰撞叫做非彈性碰撞。②規(guī)律：動量守恒，機(jī)械能減少③能量轉(zhuǎn)化情況：完全非彈性碰撞中系統(tǒng)動能損失最大四、練習(xí)與應(yīng)用

5彈性碰撞和非彈性碰撞四、練習(xí)與應(yīng)用1.下列關(guān)于碰撞的理解正確的是(

)A．碰撞是指相對運(yùn)動的物體相遇時，在極短時間內(nèi)它們的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生了顯著變化的過程B．如果碰撞過程中機(jī)械能守恒，這樣的碰撞叫作非彈性碰撞C．在碰撞現(xiàn)象中，一般內(nèi)力都遠(yuǎn)大于外力，所以可以認(rèn)為碰撞時系統(tǒng)的動能守恒D．微觀粒子的相互作用由于不發(fā)生直接接觸，所以不能稱其為碰撞A四、練習(xí)與應(yīng)用解析

碰撞是十分普遍的現(xiàn)象，它是相對運(yùn)動的物體相遇時發(fā)生的一種現(xiàn)象，碰撞時在極短時間內(nèi)它們的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生了顯著變化，故A正確；如果碰撞過程中機(jī)械能守恒，這樣的碰撞叫作彈性碰撞，故B錯誤；碰撞現(xiàn)象中，一般內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，但碰撞如果是非彈性碰撞，則存在動能損失，故C錯誤；微觀粒子的相互作用同樣具有短時間內(nèi)發(fā)生強(qiáng)大內(nèi)力作用的特點(diǎn)，所以仍然是碰撞，故D錯誤．四、練習(xí)與應(yīng)用2.(多選)如右圖所示，在光滑的水平支撐面上，有A、B兩個小球，A球動量為10kg·m/s，B球動量為12kg·m/s，A球追上B球并相碰，碰撞后，A球動量變?yōu)?kg·m/s，方向沒變，則A、B兩球質(zhì)量的比值為(

)A．0.5

B．0.6C．0.65 D．0.75BC四、練習(xí)與應(yīng)用四、練習(xí)與應(yīng)用3．子彈在射入木塊前的動能為E1，動量大小為p1；射穿木塊后子彈的動能為E2，動量大小為p2.若木塊對子彈的阻力大小恒定，則子彈在射穿木塊的過程中的平均速度大小為(

)C四、練習(xí)與應(yīng)用四、練習(xí)與應(yīng)用4.如圖甲所示,質(zhì)量為m的小滑塊A以向右的初速度v0滑上靜止在光滑水平地面上的平板車B,從滑塊A剛滑上平板車B開始計(jì)時,它們的速度隨時間變化的圖像如圖乙所示,物塊未滑離平板車,重力加速度為g,下列說法中正確的是()

甲乙

C

四、練習(xí)與應(yīng)用五、提升訓(xùn)練

1.4實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動量守恒定律五、提升訓(xùn)練1.如圖所示，在游樂場，兩位同學(xué)各駕著一輛碰碰車迎面相撞，此后，兩車以共同的速度運(yùn)動．設(shè)甲同學(xué)和車的總質(zhì)量為M，碰撞前向右運(yùn)動，速度大小為v1；乙同學(xué)和車的總質(zhì)量為1.5M，碰撞前向左運(yùn)動，速度大小為0.5v1.求碰撞后兩車共同的運(yùn)動速度．答案

0.1v1方向水平向右

解析

設(shè)水平向右為正方向，由動量守恒可得Mv1－1.5M×0.5v1＝(M＋1.5M)v共，解得v共＝0.1v1，方向水平向右．五、提升訓(xùn)練五、提升訓(xùn)練2.在光滑的水平面上有三個完全相同的小球，它們成一條直線，小球2、3靜止，并靠在一起，小球1以速度v0向它們運(yùn)動，如圖所示．設(shè)碰撞中不損失機(jī)械能，則碰后三個小球的速度可能值是(

)D五、提升訓(xùn)練解析

兩個質(zhì)量相等的小球發(fā)生彈性正碰，若碰撞過程中動量守恒，動能守恒，碰撞后將交換速度，D正確．五、提升訓(xùn)練

ABD五、提升訓(xùn)練解析

兩滑塊在光滑斜面上同時由靜止開始下滑,加速度相同,則相對速度和相對加速度均為0