第05讲 弹性碰撞和非弹性碰撞(原卷版)-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义(人教2019选择性必修一)
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知识精讲
第05 讲 弹性碰撞和非弹性碰撞
课程标准 课标解读
1.知道弹性碰撞、非弹性碰撞的特点.
2.能利用动量和能量的观点分析、解决
一维碰撞的问题.
3.了解对心碰撞和非对心碰撞的概念.
4.了解粒子的散射现象,进一步理解动
量守恒定律的普适性.
1.通过对碰撞问题的研究,了解研究问题的方法.
2.知道弹性碰撞、非弹性碰撞、对心碰撞与非对心碰
撞.
3.动量守恒定律的普适性,使学生认识自然界的和谐
统一.
4.通过弹性碰撞中动量守恒定律及机械能守恒定律公
式的推导,掌握解决实际问题的能力.
5.能够应用动量守恒定律、机械能守恒定律解决碰撞
问题.
知识点 01 碰撞
1.碰撞的特点
(1)时间特点:在碰撞现象中,相互作用时间很短.
(2)相互作用力的特点:在碰撞过程中物体间的相互作用力先是急剧增大,然后再急剧减小,即相互作
用力为变力,作用时间短,作用力很大,且远远大于系统的外力,即使系统所受外力之和不为零,外力也
可以忽略,满足动量近似守恒的条件,故均可用动量守恒定律来处理.
(3)在碰撞过程中,没有其他形式的能转化为机械能,则系统碰撞后的总机械能不可能大于碰撞前系统
的总机械能.
(4)位移特点:由于碰撞过程是在一瞬间发生的,时间极短,所以,在物体发生碰撞瞬间,可忽略物体
的位移,即认为物体在碰撞、爆炸前后仍在同一位置,但速度发生了突变.
2.碰撞过程应满足的条件
(1)系统的总动量守恒.
(2)系统的机械能不增加,即 E k1′ + E k2′≤ E k1 + E k2.
(3)符合实际情况,如碰后两者同向运动,应有 v前>v后,若不满足,则该碰撞过程不可能.
3.碰撞与爆炸的异同点
碰撞 爆炸
不同点
碰撞过程中没有其他形式的能转
化为机械能,系统的动能不会增加
爆炸过程中往往有化学能转
化为动能,系统的动能增加
相
同
点
时间特点 相互作用时间很短
相互作用
力的特点
物体间的相互作用力先是急剧增大,然后再急剧减小,平均作用
力很大
系统动量
的特点
系统的内力远远大于外力,外力可忽略不计,系统的总动量守恒
位移特点
由于碰撞、爆炸过程是在一瞬间发生的,时间极短,所以,在物
体发生碰撞、爆炸的瞬间,可认为物体在碰撞、爆炸后仍在同一位置
4.对心碰撞
如图所示,一个运动的球与一个静止的球碰撞,碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同一条直线
上,碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线.这种碰撞称为正碰,也叫对心碰撞.
5.非对心碰撞
如图所示,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的连线不在同一
条直线上,碰撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线.这种碰撞称为非对心碰撞.
【即学即练 1】如图所示,光滑水平直轨道上两滑块 A、B用橡皮筋连接,A的质量为 m.开始时橡皮筋
松弛,B静止,给 A向左的初速度 v0.一段时间后,B与A同向运动发生碰撞并黏在一起.碰撞后的共同速
度是碰撞前瞬间 A的速度的两倍,也是碰撞前瞬间 B速度的一半.求:
(1)B的质量;
(2)碰撞过程中 A、B系统机械能的损失.
知识点 02 弹性碰撞和非弹性碰撞
1.弹性碰撞:
如果碰撞过程中机械能守恒,这样的碰撞叫做弹性碰撞,如图所示碰撞中,由动量守恒得 m1v1 =
m1v1′+m2v2′,由机械能守恒得 m1v=m1v1′2+m2v2′2,解得 v1′=v1,v2′=v1.
(1)若m1= m 2,则有 v1′=0,v2′=v1;
(2)若m1≫ m 2,则有 v1′=v1,v2′=2v1;
(3)若m1≪ m 2,则有 v1′=-v1,v2′=0.
2.非弹性碰撞:
(1)如果碰撞过程中机械能不守恒,这样的碰撞叫做非弹性碰撞.
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