1.5 弹性碰撞与非弹性碰撞 导学案
文档属性
| 名称 | 1.5 弹性碰撞与非弹性碰撞 导学案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 482.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-25 18:14:29 | ||
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文档简介
1.5弹性碰撞和非弹性碰撞
【学习目标】
1．了解弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞；会应用动量、能量的观点综合分析解决一维碰撞问题。
2．加深对动量守恒定律和机械能守恒定律的理解，能运用这两个定律解决碰撞问题。
【学习重难点】
用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题。
【学习过程】
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
问题1：质量m1=10g的小球在光得的水平面上以v1=30cm/s的速度向右运动，恰遇上质量m2=10g的静止的小球。碰撞后，小球m1恰好静止。那么碰撞后小球m2的速度多大？方向如何？
思考：碰撞前后机械能变化吗？
问题2：质量m1=10g的小球在光得的水平面上以v1=30cm/s的速度向右运动，恰遇上质量m2=50g的小球以v2=10cm/s的速度向左运动。碰撞后，小球m2恰好静止。那么碰撞后小球m1的速度多大？方向如何？
思考：碰撞前后机械能变化吗？
总结：
1．弹性碰撞：系统在碰撞前后动能___________。
2．非弹性碰撞：系统在碰撞后动能___________。
二、弹性碰撞的实例分析
1．对心碰撞与非对心碰撞
观察这两种碰撞的不同，总结：
（1）对心碰撞：碰撞前后的速度_________________________，也称__________。
（2）非对心碰撞：碰撞前后的速度_______________________，也称__________。
2．弹性碰撞
已知：如图，地面光滑，物体以速度与原来静止的物体发生弹性碰撞，碰后它们的速度分别为和，求和。
请分析几下几种情况下的速度情况：
（1）若
生活实例：________________________________
（2）若
生活实例：________________________________
（3）若
生活实例：________________________________
【例题1】两球做相向运动，碰撞后两球变为静止，则碰撞前两球（ ）
A．质量一定相等
B．动能一定相等
C．动量大小一定相等
D．以上均不正确
【例题2】在光滑水平面上，两球沿着球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞下列现象中不可能发生的是（ ）
A.若两球质量相等，碰后以某一相等速率相互分开
B.若两球质量相等，碰后以某一相等速率同向而行
C.若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开
D.若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行
【例题3】甲、乙两球在光滑水平轨道上运动，它们的动量分别是5和7，甲追上乙并发生碰撞，碰撞后乙球的动量变为10，则两球质量与的关系可能是（ ）
A.
B.
C.
D.
【课堂练习】
1．如图所示， 质量为 的子弹以某一速度水平射入放在光滑水平地面上静止的木块后不再穿出，此时木块动能增加了 ， 木块质量为 ， 那么此过程产生的内能可能为（ ）
A．
B．
C．
D．
2．如图所示，在光滑的水平面上有一物体M，物体上有光滑的半圆弧轨道，最低点为C，两端A、B一样高。现让小滑块m从A点静止下滑，则（ ）
A．m不能到达B点
B．m从A到C的过程中M向左运动，m从C到B的过程中M向右运动
C．m从A到B的过程中M一直向左运动，m到达B的瞬间，M的速度为零
D．M与m组成的系统机械能守恒，动量守恒
3．小球 A的质量为mA=5 kg， 动量大小为 ， 小球 沿光滑水平面向右运动 时与静止的小球B发生弹性碰撞， 碰后A的动量大小为， 方向水平向右， 则（ ）
A．碰后小球 的动量大小为
B．小球 的质量为
C．碰后小球 的动量大小为
D．小球 的质量为
4．如图所示为大球和小球叠放在一起、在同一竖直线上进行的超级碰撞实验，可以使小球弹起并上升到很大高度。将质量为3m的大球（在下），质量为m的小球（在上）叠放在一起，从距地面高h处由静止释放，h远大于球的半径，不计空气阻力。假设大球和地面、大球与小球的碰撞均为完全弹性碰撞，且碰撞时间极短。下列说法正确的是（ ）
A．若大球的质量远大于小球的质量，小球上升的最大高度为9h
B．小球与大球碰撞后的速度大小为
C．大球与小球碰撞后，小球上升的高度为2h
D．大球与小球碰撞后，大球上升的高度为0.25h
5．如图所示，带有挡板的小车质量为m，上表面光滑，静止于光滑水平面上。轻质弹簧左端固定在小车上，右端处于自由伸长状态。质量也为m的小球，以速度v从右侧滑上小车，在小球刚接触弹簧至与弹簧分离的过程中，以下判断正确的是（ ）
A．弹簧的最大弹性势能为 B．弹簧的最大弹性势能为
C．弹簧对小车做的功为 D．弹簧对小球做功为
6．如图所示，滑块a静止在光滑水平面上，其上表面有平滑连接的水平和弯曲两部分轨道。质量为m的光滑小球b以水平向右的初速度滑上水平轨道，最终分离时，滑块a的速度大小为。已知滑块a弯曲部分高度足够大。此过程中a对b的弹力的冲量（ ）
A．大小为，方向水平向右
B．大小为，方向水平向左
C．大小为，方向斜向左上方
D．大小大于，方向斜向左上方
二、填空题
7．质量为1kg的A球以3m/s的速度与质量为2kg静止的B球发生碰撞，碰后两球以1m/s的速度一起运动，则两球的碰撞属于_____类型的碰撞，碰撞过程中损失了_____动能。
8．如图所示，甲木块的质量为m1=2kg，以v=4m/s的速度沿光滑水平地面向前运动，正前方有一静止的、质量为m2=3kg的乙木块，乙上连有一轻质弹簧．则甲木块与弹簧接触后弹簧获得的最大弹性势能为___J，乙木块受到的冲量I= ___________。
9．台球运动中，母球和靶球的质量均为160g，如图所示，运动员用球杆击打母球，已知母球与靶球碰前瞬时速率为0.6m/s正碰后瞬间靶球的速度为0.4m/s，则碰后母球的速度为_________m/s，该碰撞过程中产生的热量为__________J。
三、解答题
10．某次训练中使用的冰壶A和冰壶B的质量均为20kg，初始时两冰壶之间的距离s=7.5m，运动员以v0=2m/s的初速度将冰壶A水平掷出后，与静止的冰壶B碰撞，碰后冰壶A的速度大小变为vA=0.2m/s，方向不变，碰撞时间极短。已知两冰壶与冰面间的动摩擦因数均为μ=0.02，重力加速度g=10m/s2.。求：
（1）两冰壶碰撞前瞬间A的速度v1；
（2）两冰壶碰撞后瞬间B的速度vB。
11．如图所示，ABD为竖直平面内的轨道，其中AB段水平粗糙，BD段为半径R=0.08m的半圆光滑轨道，两段轨道相切于B点，小球甲以v0=5m/s的初速度从C点出发，沿水平轨道向右运动，经时间t=0.5s与静止在B点的小球乙发生弹性正碰，碰后小球乙恰好能到达圆轨道最高点D，已知小球甲与AB段的动摩擦因数=0.4，g取10m/s2，甲、乙两球可视为质点，求：
（1）碰撞前瞬间，小球甲的速度v1；
（2）碰撞后瞬间，小球乙的速度v2；
（3）小球甲和小球乙的质量之比。
12．如图所示，在光滑水平面上，木块A的质量mA＝1kg，木块B的质量mB＝4kg，质量mc＝2kg的木块C置于足够长的木块B上，B、C之间用一轻弹簧相拴接并且接触面光滑.开始时B、C静止，A以v0＝10m/s的初速度向右运动，与B碰撞后B的速度为3m/s，碰撞时间极短.求：
（1）A、B碰撞后A的速度。
（2）弹簧长度第一次最长时B、C的速度分别是多大？
（3）弹簧长度第一次最短时弹簧弹性势能是多少？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．C
3．D
4．A
5．B
6．D
7． 完全非弹性 3J
8． 9.6 4.8
9． 0.2
10．（1）1m/s；（2）0.8m/s
11．（1）；（2）；（3）
12．（1）2m/s，方向向左;（2）2m/s，方向向右;（3）6J
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【学习目标】
1．了解弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞；会应用动量、能量的观点综合分析解决一维碰撞问题。
2．加深对动量守恒定律和机械能守恒定律的理解，能运用这两个定律解决碰撞问题。
【学习重难点】
用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题。
【学习过程】
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
问题1：质量m1=10g的小球在光得的水平面上以v1=30cm/s的速度向右运动，恰遇上质量m2=10g的静止的小球。碰撞后，小球m1恰好静止。那么碰撞后小球m2的速度多大？方向如何？
思考：碰撞前后机械能变化吗？
问题2：质量m1=10g的小球在光得的水平面上以v1=30cm/s的速度向右运动，恰遇上质量m2=50g的小球以v2=10cm/s的速度向左运动。碰撞后，小球m2恰好静止。那么碰撞后小球m1的速度多大？方向如何？
思考：碰撞前后机械能变化吗？
总结：
1．弹性碰撞：系统在碰撞前后动能___________。
2．非弹性碰撞：系统在碰撞后动能___________。
二、弹性碰撞的实例分析
1．对心碰撞与非对心碰撞
观察这两种碰撞的不同，总结：
（1）对心碰撞：碰撞前后的速度_________________________，也称__________。
（2）非对心碰撞：碰撞前后的速度_______________________，也称__________。
2．弹性碰撞
已知：如图，地面光滑，物体以速度与原来静止的物体发生弹性碰撞，碰后它们的速度分别为和，求和。
请分析几下几种情况下的速度情况：
（1）若
生活实例：________________________________
（2）若
生活实例：________________________________
（3）若
生活实例：________________________________
【例题1】两球做相向运动，碰撞后两球变为静止，则碰撞前两球（ ）
A．质量一定相等
B．动能一定相等
C．动量大小一定相等
D．以上均不正确
【例题2】在光滑水平面上，两球沿着球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞下列现象中不可能发生的是（ ）
A.若两球质量相等，碰后以某一相等速率相互分开
B.若两球质量相等，碰后以某一相等速率同向而行
C.若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开
D.若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行
【例题3】甲、乙两球在光滑水平轨道上运动，它们的动量分别是5和7，甲追上乙并发生碰撞，碰撞后乙球的动量变为10，则两球质量与的关系可能是（ ）
A.
B.
C.
D.
【课堂练习】
1．如图所示， 质量为 的子弹以某一速度水平射入放在光滑水平地面上静止的木块后不再穿出，此时木块动能增加了 ， 木块质量为 ， 那么此过程产生的内能可能为（ ）
A．
B．
C．
D．
2．如图所示，在光滑的水平面上有一物体M，物体上有光滑的半圆弧轨道，最低点为C，两端A、B一样高。现让小滑块m从A点静止下滑，则（ ）
A．m不能到达B点
B．m从A到C的过程中M向左运动，m从C到B的过程中M向右运动
C．m从A到B的过程中M一直向左运动，m到达B的瞬间，M的速度为零
D．M与m组成的系统机械能守恒，动量守恒
3．小球 A的质量为mA=5 kg， 动量大小为 ， 小球 沿光滑水平面向右运动 时与静止的小球B发生弹性碰撞， 碰后A的动量大小为， 方向水平向右， 则（ ）
A．碰后小球 的动量大小为
B．小球 的质量为
C．碰后小球 的动量大小为
D．小球 的质量为
4．如图所示为大球和小球叠放在一起、在同一竖直线上进行的超级碰撞实验，可以使小球弹起并上升到很大高度。将质量为3m的大球（在下），质量为m的小球（在上）叠放在一起，从距地面高h处由静止释放，h远大于球的半径，不计空气阻力。假设大球和地面、大球与小球的碰撞均为完全弹性碰撞，且碰撞时间极短。下列说法正确的是（ ）
A．若大球的质量远大于小球的质量，小球上升的最大高度为9h
B．小球与大球碰撞后的速度大小为
C．大球与小球碰撞后，小球上升的高度为2h
D．大球与小球碰撞后，大球上升的高度为0.25h
5．如图所示，带有挡板的小车质量为m，上表面光滑，静止于光滑水平面上。轻质弹簧左端固定在小车上，右端处于自由伸长状态。质量也为m的小球，以速度v从右侧滑上小车，在小球刚接触弹簧至与弹簧分离的过程中，以下判断正确的是（ ）
A．弹簧的最大弹性势能为 B．弹簧的最大弹性势能为
C．弹簧对小车做的功为 D．弹簧对小球做功为
6．如图所示，滑块a静止在光滑水平面上，其上表面有平滑连接的水平和弯曲两部分轨道。质量为m的光滑小球b以水平向右的初速度滑上水平轨道，最终分离时，滑块a的速度大小为。已知滑块a弯曲部分高度足够大。此过程中a对b的弹力的冲量（ ）
A．大小为，方向水平向右
B．大小为，方向水平向左
C．大小为，方向斜向左上方
D．大小大于，方向斜向左上方
二、填空题
7．质量为1kg的A球以3m/s的速度与质量为2kg静止的B球发生碰撞，碰后两球以1m/s的速度一起运动，则两球的碰撞属于_____类型的碰撞，碰撞过程中损失了_____动能。
8．如图所示，甲木块的质量为m1=2kg，以v=4m/s的速度沿光滑水平地面向前运动，正前方有一静止的、质量为m2=3kg的乙木块，乙上连有一轻质弹簧．则甲木块与弹簧接触后弹簧获得的最大弹性势能为___J，乙木块受到的冲量I= ___________。
9．台球运动中，母球和靶球的质量均为160g，如图所示，运动员用球杆击打母球，已知母球与靶球碰前瞬时速率为0.6m/s正碰后瞬间靶球的速度为0.4m/s，则碰后母球的速度为_________m/s，该碰撞过程中产生的热量为__________J。
三、解答题
10．某次训练中使用的冰壶A和冰壶B的质量均为20kg，初始时两冰壶之间的距离s=7.5m，运动员以v0=2m/s的初速度将冰壶A水平掷出后，与静止的冰壶B碰撞，碰后冰壶A的速度大小变为vA=0.2m/s，方向不变，碰撞时间极短。已知两冰壶与冰面间的动摩擦因数均为μ=0.02，重力加速度g=10m/s2.。求：
（1）两冰壶碰撞前瞬间A的速度v1；
（2）两冰壶碰撞后瞬间B的速度vB。
11．如图所示，ABD为竖直平面内的轨道，其中AB段水平粗糙，BD段为半径R=0.08m的半圆光滑轨道，两段轨道相切于B点，小球甲以v0=5m/s的初速度从C点出发，沿水平轨道向右运动，经时间t=0.5s与静止在B点的小球乙发生弹性正碰，碰后小球乙恰好能到达圆轨道最高点D，已知小球甲与AB段的动摩擦因数=0.4，g取10m/s2，甲、乙两球可视为质点，求：
（1）碰撞前瞬间，小球甲的速度v1；
（2）碰撞后瞬间，小球乙的速度v2；
（3）小球甲和小球乙的质量之比。
12．如图所示，在光滑水平面上，木块A的质量mA＝1kg，木块B的质量mB＝4kg，质量mc＝2kg的木块C置于足够长的木块B上，B、C之间用一轻弹簧相拴接并且接触面光滑.开始时B、C静止，A以v0＝10m/s的初速度向右运动，与B碰撞后B的速度为3m/s，碰撞时间极短.求：
（1）A、B碰撞后A的速度。
（2）弹簧长度第一次最长时B、C的速度分别是多大？
（3）弹簧长度第一次最短时弹簧弹性势能是多少？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．C
3．D
4．A
5．B
6．D
7． 完全非弹性 3J
8． 9.6 4.8
9． 0.2
10．（1）1m/s；（2）0.8m/s
11．（1）；（2）；（3）
12．（1）2m/s，方向向左;（2）2m/s，方向向右;（3）6J
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