知识与技能
1.知道弹性碰撞的概念和特点．
2.知道非弹性碰撞和完全非弹性碰撞的概念和特点．
过程与方法
1.通过参与弹性碰撞的实验研究，体会并掌握控制变量的方法．
2.通过对弹性碰撞规律的推导，进一步掌握碰撞中的守恒问题的处理方法．
情感态度与价值观
体验动量守恒定律在弹性碰撞中的应用，培养学生理论联系实际以及利用理论分析解决实际问题的能力.
碰撞问题是教学的重点
教学设计
引入新课
1666年，英国皇家学会做了一个实验，在当时引起了极大的轰动。今天，我要重做这个实验，看看是否能够引起举世瞩目。
【演示实验】两个钢球的牛顿摆，演示等质量小球弹性碰撞，速度交换。
很明显，我的这个实验没有引起什么太大的轰动，因为过去的人没怎么学好物理，而我们现代人都学了物理。
【课件展示】两张动图：一张古代人用黏土容器做牛顿摆失败的动图，一张电灯泡做牛顿摆的美丽动图。
新课教学
【知识回顾】
(1)动量守恒定律的条件是什么
(2)动量守恒定律的表达式？
答案点拨：(1)不受外力或所受外力合力为零。
（2）
【自主预习】碰撞的特点：
(1)碰撞时间非常短，可以忽略不计。
(2)碰撞过程中内力往往远大于外力，系统所受外力可以忽略不计，所以系统的动量守恒。
（一）不同类型的碰撞
【课件展示】利用多媒体课件展示碰撞的分类。
(1)非弹性碰撞：碰撞过程中有动能损失，即动能不守恒。
(2)完全非弹性碰撞：碰撞后物体结合在一起，动能损失最大。
(3)弹性碰撞：物体碰撞后，形变能够完全恢复，不发热、发声，没有动能损失，又称为完全弹性碰撞。
问题：日常生活中哪些是弹性碰撞，哪些是完全非弹性碰撞？
答案点拨：台球的子球和母球之间的碰撞、保龄球的碰撞是弹性碰撞；子弹打入木块是完全非弹性碰撞。
问题：碰撞过程中动量和动能满足什么条件？同向运动的两小球相碰后同向运动，两小球的速度满足什么条件？
【课件展示】碰撞满足的条件:
(1)动量守恒，即p1＋p2 = p1′＋p2′。
(2)动能不增加，即Ek1＋Ek2 ≥ Ek1′＋Ek2′。
(3)碰撞只发生一次：碰撞后，原来在前面的物体的速度一定增大，且原来在前面的物体的速度大于或等于原来在后面的物体的速度。
【例题1】(单选)如图1所示质量相等的A、B两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，A球的速度是6 m/s，B球的速度是－2 m/s，不久A、B两球发生了对心碰撞．对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的各种猜测结果一定无法实现的是( )
A．vA′＝－2 m/s，vB′＝6 m/s
B．vA′＝2 m/s，vB′＝2 m/s
C．vA′＝1 m/s，vB′＝3 m/s
D．vA′＝－3 m/s，vB′＝7 m/s
答案点拨：D
（二）一维弹性碰撞的实验研究和规律
【探究实验】
猜想：引导学生先“猜一猜”
质量较大的球与静止的质量较小的球发生弹性碰撞，碰撞的特点是什么样的？质量较小的球与静止的质量较大的球发生弹性碰撞，碰撞的特点又是什么样的？
设计实验：引导学生提出实验方案。
实验
次数
入射球
碰前速度方向
入射球
碰后速度方向
被碰球
碰后速度方向
1
2
3
4
5
进行实验：引导学生分工协作，利用提供的实验器材进行实验，观察实验现象并记录。
分析论证：引导学生一起分析实验现象，得出结论。
实验结论：（1）质量较大的球与静止的质量较小的球发生弹性碰撞，碰后两球运动方向相同。
（2）质量较小的球与静止的质量较大的球发生弹性碰撞，碰后，质量较小的钢球速度方向与原来相反。
【理论推导】
质量为m1的小球以速度v1与静止的质量为m2的小球发生弹性碰撞，设碰后m1、m2的速度分别为v1′和v2′。
思路点拨：弹性碰撞前后满足动量守恒和动能守恒。
学生活动：根据动量守恒定律和机械能守恒定律，写出碰撞前后动量守恒和动能守恒的表达式。
动量守恒
动能守恒
碰后两个物体的速度分别为：
思考讨论：如何由以上两式对引入新课的实验和弹性碰撞实验研究的结论进行解释？
学生活动：将m1＝m2 、m1＞m2 和m1＜m2三个条件代入v1′和v2′的公式，分析实验实验研究的结论，并通过表述加深理解。
【课件展示】
(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v1′=v1，v2′＝2v1回来。
【思考讨论】
如果m1＞＞m2，v1′和v2′分别是什么情况呢？反之，如果m1＜＜m2呢？
答案点拨：m1＞＞m2时：v1′=v1，v2′＝2v1；
m1＜＜m2时：v1′=-v1，v2′＝0。
【实验演示】
用细绳将台球和乒乓球吊在铁架台上，进行碰撞演示。
【思维拓展】
（1）如果m1=m，m2=2m，v1′和v2′又是什么情况呢？
（2）若要实验碰后两个小球以等大反向的速度相反运动，两球质量需要满足什么关系？
答案点拨：（1），（2）m2=3m1
【实验验证】
用气垫导轨、光电门和计时器，验证质量相等的两滑块碰撞速度交换的情况，还有1倍质量的滑块碰静止的2倍质量的滑块碰后速度关系。
【例题2】(单选)一中子与一质量数为A(A>1)的原子核发生弹性正碰．若碰前原子核静止，则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( )
A． B． C． D．
答案点拨：A
【例题3】如图2所示，ABC为一固定在竖直平面内的光滑轨道，BC段水平，AB段与BC段平滑连接，质量为m1的小球从高为h处由静止开始沿轨道下滑，与静止在轨道BC段上质量为m2的小球发生碰撞，碰撞后两球的运动方向处于同一水平线上，且在碰撞过程中无机械能损失。求碰撞后小球m2的速度大小。
图2
答案点拨：
课堂小结
引导学生对本节课的学习进行总结：
碰撞的类型有哪三种？
碰撞必须满足的三个条件？
完全弹性碰撞中，系统的总动量和动能都守恒。运动物体碰向静止物体，碰后两物体的速度公式？
课堂检测
学生用5分钟的时间完成课堂检测中的三个选择题。
布置作业
课本第20页的课后作业。
课件24张PPT。科学探究—一维弹性碰撞复习回顾 动量守恒定律:
F合=0时：
碰撞的特点 碰撞时间非常短
碰撞物体间的作用力远大于外力
系统的动量守恒
1不同类型的碰撞碰撞的分类碰撞过程中动能守恒碰撞过程中动能有损失碰撞过程中动能损失最大!完全非弹性碰撞非弹性碰撞弹性碰撞碰撞满足的条件碰撞过程中动量和动能满足什么条件？
同向运动的两小球相碰后同向运动，两小球的速度满足什么条件？
三个动量守恒
动能不增加
碰撞只发生一次条件动量守恒
动能不增加
碰撞只发生一次（单选）如图1所示质量相等的A、B两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，A球的速度是6 m/s，B球的速度是－2 m/s，不久A、B两球发生了对心碰撞．对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的各种猜测结果一定无法实现的是( )A．vA′＝－2 m/s，vB′＝6 m/s
B．vA′＝2 m/s，vB′＝2 m/s
C．vA′＝1 m/s，vB′＝3 m/s
D．vA′＝－3 m/s，vB′＝7 m/s D例题122019/2/1一维弹性碰撞实验研究?(1)两球质量相等时，碰撞的特点是什么？?(2)被碰球质量较小时，碰撞的特点是什么？?(3)被碰球质量较大时，碰撞的特点是什么？实验探究观察现象实验猜想总结规律得出结论实验研究实验研究实验研究?(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．
?(1)质量相等的两个钢球发生弹性碰撞，碰后两球交换速度．?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；理论推导(3)当m1＜m2时，v1′< 0，v2′> 0，表示碰撞后质量小的球被
反弹回来．①m1＞＞m2： v1′＝ ，v2′＝ .
②m1＜＜m2： v1′＝ ，v2′＝ .
③m1＝m，m2＝2m：v1′＝ ，v2′＝ .
思考讨论v12v1-v10两球质量m1和m2需要满足
什么关系？碰后两个小球的速度关系
为等大反向。 m2=3m1(单选)一中子与一质量数为A(A>1)的原子核发生弹性正碰．若碰前原子核静止，则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( )
A． B．
C． D．例题2 A如图2所示，ABC为一固定在竖直平面内的光滑轨道，BC段水平，AB段与BC段平滑连接，质量为m1的小球从高为h处由静止开始沿轨道下滑，与静止在轨道BC段上质量为m2的小球发生碰撞，碰撞后两球的运动方向处于同一水平线上，且在碰撞过程中无机械能损失．求碰撞后小球m2的速度大小．图2例题3解析：
m1的小球从A点下滑至B点，由动能定理：
解得
m1与m2小球发生碰撞，
动量守恒：
动能守恒：
解得碰撞后小球m2的速度大小：
课堂检测
1．(单选)下列关于碰撞的理解正确的是( )
A．碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程
B．在碰撞现象中，一般内力都远大于外力，所以可以认为碰撞时系统的动能守恒
C．如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞
D．微观粒子的相互作用由于不发生直接接触，所以不能称其为碰撞
2．(多选)两个小球A、B在光滑的水平地面上相向运动，已知它们的质量分别是mA＝4 kg，mB＝2 kg，A的速度vA＝3 m/s(设为正)，B的速度vB＝－3 m/s，则它们发生正碰后，其速度可能分别为( )
A．均为＋1 m/s
B．＋4 m/s和－5 m/s
C．＋2 m/s和－1 m/s
D．－1 m/s和＋5 m/s
3．(单选)A、B两物体发生正碰,碰撞前后物体A、B都在同一直线上运动,其位移—时间图象如图所示。由图可知,物体A、B的质量之比为( )
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．3∶1
参考答案
1．答案 A
解析 碰撞是十分普遍的现象，它是相对运动的物体相遇时发生的一种现象．一般内力远大于外力．如果碰撞中机械能守恒，就叫做弹性碰撞．微观粒子的相互作用同样具有短时间内发生强大内力作用的特点，所以仍然是碰撞．
2．答案 AD
解析 由动量守恒，可验证四个选项都满足要求．再看动能变化情况：Ek前＝mAvA2＋mBvB2＝27 J
Ek后＝mAvA′2＋mBvB′2
由于碰撞过程中动能不可能增加，所以应有Ek前≥Ek后，据此可排除B；选项C虽满足Ek前≥Ek后，但A、B沿同一直线相向运动，发生碰撞后各自仍然保持原来的速度方向，这显然是不符合实际的，因此C选项错误．验证A、D均满足Ek前≥Ek后，且碰后状态符合实际，故正确选项为A、D.
3. 答案:C
解析:由图象知:碰前vA=4 m/s,vB=0。碰后vA'=vB'=1 m/s,由动量守恒可知mAvA+0=mAvA'+mBvB',解得mB=3mA。故选项C正确。
