第1章　第4节　弹性碰撞与非弹性碰撞讲义—2021-2022学年新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册

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第4节　弹性碰撞与非弹性碰撞

[核心素养·明目标]

核心素养学习目标

物理观念知道非弹性碰撞、完全非弹性碰撞和弹性碰撞的概念和特

点．

科学思维掌握弹性碰撞的规律，能根据弹性碰撞的规律解释判断有

关现象和解决有关的问题．

科学探究探究一维弹性碰撞的规律．

科学态度与

责任

科学知识来源于生活实际，能将所学的知识应用于生活实

际中．

知识点一　不同类型的碰撞

1．弹性碰撞

碰撞前后系统的总动能相等的碰撞称为弹性碰撞．

2．非弹性碰撞

碰撞过程中机械能有损失的碰撞称为非弹性碰撞．

3．完全非弹性碰撞

碰撞后物体都以共同速度运动，系统的动能损失最大的碰撞称为完全非弹

性碰撞．

　这三种碰撞，动量都是守恒的．

1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)完全非弹性碰撞，动量守恒，动能也守恒． (×)

(2)速度不同的两个小球碰撞后粘在一起，碰撞过程中没有能量损失．

(×)

(3)碰撞现象中内力远大于外力，所以可认为碰撞时系统的总动量守恒．

(√)

知识点二　弹性碰撞

1．实验与探究

(1)质量相等的两个钢球碰撞时，碰撞后两球交换了速度，可得碰撞前后两

球的总动能相等．

(2)质量较大的钢球与静止的质量较小的钢球发生弹性碰撞，碰后两球运动

方向相同．

(3)质量较小的钢球与静止的质量较大的钢球发生弹性碰撞，碰后质量较小

的钢球速度方向与原来相反．

2．弹性碰撞的规律

设质量为 m1的小球以速度 v1与质量为 m2的静止的小球发生弹性碰撞，碰

后m1、m2的速度分别为 v1′和v2′，由动量守恒和动能守恒有 m1v1＝m1v1′＋

m2v2′①

m1v＝m1v′＋m2v′②

以上两式联立可解得 v1′＝v1，v2′＝v1，

由以上两式对弹性碰撞实验研究结论的解释：

(1)当m1＝m2时，v1′＝0，v2′＝v1，表示碰撞后两球交换速度．

(2)当m1＞m2时，v1′＞0，v2′＞0，表示碰撞后两球向前运动．

(3)当m1＜m2时，v1′＜0，v2′＞0，表示碰撞后质量小的球被反弹回来．

　弹性碰撞是一种理想情况，实际的碰撞都有能量损失．

2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)弹性碰撞过程中动量守恒、动能不守恒． (×)

(2)两个质量相同的小球发生正碰时一定交换速度． (×)

(3)质量较大的物体与质量较小且静止的物体发生碰撞时不可能被反弹．

(√)

3：填空

大小、形状完全相同，质量分别为 3 kg 和2 kg 的两个物体在无摩擦的水平

面上相向运动，速度分别为 5 m/s 和1 m/s，如果两物体碰撞后并粘在一起，则

它们共同的速度大小为 2.6_m/s

方向与 5_m/s

方向相同．

考点 1　碰撞过程的特点

台球比赛中，一个运动的球与一个静止的球碰撞，如果碰撞之前球的运动

速度与两球心不在同一直线上，碰撞过程动量守恒吗？碰撞后的总动量能否直

接相加？

提示：守恒，不能直接相加，因为动量是矢量．

1．时间特点：在碰撞、爆炸现象中，相互作用的时间很短．

2．相互作用力的特点：在相互作用过程中，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．动量守恒条件的特点：系统的内力远远大于外力，所以系统即使所受合

力不为零，外力也可以忽略，系统的总动量守恒．

4．位移特点：碰撞过程是在一瞬间发生的，时间极短，在物体发生碰撞的

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′．

【典例 1】　(多选)如图所示，在质量为 M的小车中挂着一单摆，摆球质

量为 m0，小车和单摆以恒定的速度 v沿光滑水平地面运动，与位于正前方的质

量为 m的静止的木块发生碰撞，碰撞的时间极短．在此碰撞过程中，下列情况

可能发生的是(　　)

A．小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为 v1、v2、v3，满足(M

＋m0)v＝Mv1＋mv1＋m0v3

B．摆球的速度不变，小车和木块的速度变为 v1和v2，满足 Mv＝Mv1＋

mv2

C．摆球的速度不变，小车和木块的速度都变为 u，满足 Mv＝(M＋m)u

D．碰撞时间极短，在此碰撞过程中，摆球的速度还来不及变化

BCD　[小车与木块碰撞，且碰撞时间极短，因此相互作用只发生在木块和

小车之间，悬挂的摆球在水平方向未受到力的作用，故摆球在水平方向的动量

未发生变化，即摆球的速度在小车与木块碰撞过程中始终不变，由此可知 A情

况不可能发生；选项 B的说法对应于小车和木块碰撞后又分开的情况，选项 C

的说法对应于小车和木块碰撞后粘在一起的情况，两种情况都有可能发生．故

B、C、D正确．]

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