第一节 物体的碰撞
[学习目标] 1.了解历史上对碰撞问题的研究过程；知道生活中各式各样的碰撞形式.2.知道碰撞的主要特点．(重点)
3．知道弹性碰撞和非弹性碰撞．(重点)4.学会用能量的观点分析弹性碰撞和非弹性碰撞．(难点)
一、历史上对碰撞问题的研究及生活中的碰撞现象
1．历史上对碰撞问题的研究
(1)最早发表有关碰撞问题研究成果的是布拉格大学校长马尔西教授．
(2)碰撞在物理研究中的贡献
①通过总结碰撞的规律，为动量守恒定律奠定了基础．
②通过高能粒子的碰撞，发现了许多新粒子，丰富了人们对微观粒子世界的认识，形成了新的基本粒子物理研究领域．
2．生活中的各种碰撞现象
(1)正碰：两个小球碰撞，作用前后沿同一直线运动．
(2)斜碰：两个小球碰撞，作用前后不沿同一直线运动．
二、弹性碰撞和非弹性碰撞
1．碰撞的主要特点
相互作用时间短，作用力变化快和作用力峰值大等，因而其他外力可以忽略不计．
2．弹性碰撞
若两个小球碰撞后形变能完全恢复，则没有能量损失，碰撞前后两个小球构成的系统的动能相等，称为弹性碰撞．
3．非弹性碰撞
若两个小球碰撞后它们的形变不能完全恢复原状，这时将有一部分动能最终会转变为其他形式的能，碰撞前后系统的动能不再相等，我们称之为非弹性碰撞．
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)通过高能粒子的碰撞，实验物理学家相继发现的新粒子，多数都是理论上预言的． (×)
(2)生活中的各种碰撞现象都是有害的． (×)
(3)在宏观和微观领域中都有碰撞现象发生． (√)
(4)非弹性碰撞前后的动能不相等． (√)
(5)碰撞发生后，两物体一定在同一直线上运动． (×)
2．(多选)碰撞现象的主要特点有( )
A．物体相互作用时间短
B．物体相互作用后速度很大
C．物体间相互作用力远大于外力
D．相互作用过程中物体的位移可忽略
ACD [碰撞过程发生的作用时间很短，作用力很大，远大于物体受到的外力，与物体作用前后的速度大小无关，物体的位移可忽略．故A、C、D正确．]
3．(多选)子弹以一定的速度射穿某物块，则下列说法正确的是( )
A．此过程可能无机械能的损失
B．此过程一定有机械能的损失
C．此过程为非弹性碰撞
D．此过程中有内能产生
BCD [子弹射穿木块的过程需要克服摩擦力做功，有内能产生，即系统机械能必定有损失，此过程为非弹性碰撞．]
弹性碰撞和非弹性碰撞的理解
1.碰撞的特征
(1)碰撞作用时间极短，相互作用力变化很快，平均作用力很大，远远大于其他外力，可以将其他外力忽略．
(2)碰撞过程时间极短，可以忽略物体的位移，认为物体碰撞前后仍在同一位置．
2．弹性碰撞与非弹性碰撞的区别
弹性碰撞
非弹性碰撞
碰后形
变情况
完全恢复
不能完全恢复
能量损
失情况
没有能量损失，碰撞前后系统的动能相等
一部分动能转变为其他形式的能，碰撞前后系统的动能不再相等
【例】 质量为5 kg的A球以3 m/s的速度与质量为10 kg静止的B球发生碰撞，碰后A球以1 m/s的速度反向弹回，B球以2 m/s的速度向前运动．试分析：
(1)碰撞过程中损失了多少动能；
(2)两球的碰撞属于何种类型的碰撞．
[解析] (1)碰撞前物体的动能
EkA＝mAv＝×5×32 J＝22.5 J
碰后物体的动能
Ek′＝EkA′＋EkB′＝mAv′＋mBv
＝×5×12 J＋×10×22 J＝22.5 J
故碰撞过程中无动能的损失．
(2)由于碰撞过程中无动能损失，故两球的碰撞属于弹性碰撞．
[答案] (1)0 (2)弹性碰撞
1．弹性碰撞与非弹性碰撞的区别在于碰撞过程中有无机械能损失．
2．弹性碰撞是一种理想化碰撞，现实中的多数碰撞实际上都属于非弹性碰撞．
训练角度1：对碰撞的理解
1．下面对于碰撞的理解，不正确的是( )
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显著变化的过程
B．在碰撞现象中，一般来说物体所受的外力作用可以忽略
C．如果碰撞过程中动能不变，则这样的碰撞叫作弹性碰撞
D．根据碰撞过程中动能是否守恒，碰撞可分为正碰和斜碰
D [碰撞相互作用时间短，作用力大，因而其他外力可以忽略不计，在极短时间内物体的运动状态发生明显变化，故A、B对；根据碰撞过程中动能是否守恒，碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞，其中动能不变的碰撞称为弹性碰撞，故C对，D错．]
训练角度2：碰撞过程中的能量转化
2．钢球A以一定的速度沿光滑水平面向静止于前面的另一相同大小的钢球B运动，下列对两球相互作用过程说法正确的是( )
A．两球相互作用的过程始终没有动能的损失
B．钢球A减速运动时，系统动能不变
C．两球速度相等的瞬间，系统动能最大
D．两球速度相等的瞬间，系统势能最大
D [两球相互作用过程中由于存在相互作用的弹力，两球均发生形变，有弹性势能，系统动能有损失，两球速度相等的瞬间，系统动能损失最大，弹性势能最大，故选项D正确．]
课 堂 小 结
知 识 脉 络
1.物体碰撞前后在同一直线上运动的为正碰，碰撞前后不在同一直线上运动的为斜碰．
2．碰撞过程相互作用力很大，作用时间极短，物体速度的变化瞬间完成．
3．弹性碰撞过程没有机械能损失，非弹性碰撞过程中系统机械能将减少.
1．(多选)下列说法正确的是( )
A．人类很早就开始了对碰撞的研究，为动量守恒定律的得出奠定了基础
B．人类对碰撞的研究始于发现了动量守恒定律之后
C．碰撞过程一般相互作用时间较短，相互作用力较大
D．碰撞发生后，两物体一定在同一直线上运动且运动方向相反
AC [人类早在17世纪中叶就对碰撞现象开始了研究，碰撞现象是物体间的直接相互作用，作用时间较短，相互作用力较大，选项A、C正确，B错误；碰撞发生后，两物体的运动方向可能相同，也可能相反，还可能不在一条直线上运动，选项D错误．]
2．两个物体发生碰撞( )
A．碰撞中一定产生了内能
B．碰撞前后，组成系统的动能一定不变
C．碰撞前后，系统的总动能可能增大
D．碰撞前后，系统的总动能不会增加
D [若两物体发生弹性碰撞，系统的总动能不变；若发生的是非弹性碰撞，系统的总动能会减小，但无论如何，总动能不会增加，所以D正确．]
3．如图所示，物体A静止在光滑的水平面上，A的左边固定有轻质弹簧，与A质量相等的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞，A、B始终沿同一直线运动，则A、B组成的系统动能损失最大的状态是________________
_______________________________________________________________.
A和B的速度相等，弹簧最短状态 [B和A碰撞过程中，机械能守恒，A、B(包括弹簧)的动能和弹性势能之间存在相互转化．当A、B的速度相等时，弹簧处于最短状态，弹性势能最大，此时A、B系统动能损失最大，损失的动能转化成弹簧的弹性势能．]
课件30张PPT。第一章 碰撞与动量守恒第一节 物体的碰撞234马尔西基本粒子物理高能动量守恒定律5同一直线运动．不沿同一直线6忽略不计．动能没有能完全恢复7不能完全等不再相8××√√×91011121314151617181920212223242526272829点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(一)
(时间：20分钟 分值：50分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分)
1．(多选)如图所示，两等大小球在同一轨道槽内发生了碰撞，两小球都是弹性小球，则它们的碰撞属于( )
A．正碰 B．斜碰
C．弹性碰撞 D．非弹性碰撞
AC [两小球在同一槽内，两球运动的方向在两球的连心线上，是正碰，则选项A正确；两小球都是弹性小球，属于弹性碰撞，故选项C正确．]
2．两物体发生正碰后分开各自以不同速度运动，下列说法不正确的是( )
A．两物体的动能可能都增大
B．两物体的动能可能都减小
C．两物体的动能可能都不变
D．可能一个物体的动能增大，一个物体的动能减小
A [两物体碰撞前的动能不小于碰撞后的动能，所以两物体碰后动能不可能都增大，但有可能同时减小，也可能一个增大，另一个减小，也可能都不变．]
3．(多选)下列说法正确的是( )
A．两小球正碰就是从正面碰撞
B．两小球斜碰就是从侧面碰撞
C．两小球正碰就是对心碰撞
D．两小球斜碰就是非对心碰撞
CD [两小球碰撞时的速度沿着球心连线方向，称为正碰，即对心碰撞；两小球碰前的相对速度不在球心连线上，称为斜碰，即非对心碰撞．故C、D正确．]
4．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，尽管内力都远大于外力，但外力仍不可以忽略不计
C．如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫作非弹性碰撞
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
A [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．一般内力都远大于外力，外力可以忽略不计．如果碰撞中机械能守恒，就叫作弹性碰撞．微观粒子的相互作用同样具有极短时间内运动状态发生显著变化的特点，所以仍然是碰撞，选项A正确．]
5．现有甲、乙两滑块，质量分别为3m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向运动，发生了碰撞．已知碰撞后，甲滑块静止不动，乙以2v的速率反向弹回，那么这次碰撞是 ( )
A．弹性碰撞 B．非弹性碰撞
C．完全非弹性碰撞 D．条件不足，无法确定
A [因3mv－mv＝2mv，则碰撞过程动量守恒．碰前的总动能E＝·3mv2＋mv2＝2mv2，碰后的总动能E′＝0＋m(2v)2＝2mv2，由于E＝E′，碰撞前后总动能不变，为弹性碰撞．]
6．(多选)一物体以某一初速度冲上静止于光滑水平面的光滑斜面，则下列说法正确的是( )
A．在冲上斜面过程，物体与斜面的动能之和恒定
B．在冲上斜面过程，物体与斜面的机械能之和恒定
C．物体返回过程，物体与斜面的机械能之和恒定
D．物体返回到原出发点时，物体动能与初始时相等
BC [物体冲上斜面过程，只有重力和物体与斜面间的弹力做功，物体与斜面组成总的机械能守恒，但物体与斜面的动能减小，转化为物体的重力势能；同理，在返回过程中，系统机械能守恒，返回到原出发点时，物体与斜面总的动能与初态时物体的动能相等，但物体的动能小于其初态时的动能．]
二、非选择题(14分)
7．质量为490 g的木块静止在光滑的水平面上，一质量为10 g的子弹以500 m/s的速度沿水平方向射入木块内，子弹相对于木块静止后，子弹具有的速度大小为10 m/s.求：
(1)木块的动能增加了多少？
(2)子弹损失的动能是多少？
(3)产生的内能是多少？
[解析] (1)木块增加的动能为
ΔEk＝m2v＝×0.49×102 J＝24.5 J.
(2)子弹损失的动能为
ΔEk′＝m1v－m1v＝×0.01×(5002－102)J
＝1 249.5 J.
(3)产生的内能
Q＝ΔEk′－ΔEk＝1 249.5 J－24.5 J＝1 225 J.
[答案] (1)24.5 J (2)1 249.5 J (3)1 225 J
