高中物理选修一动量和动量守恒定律弹性碰撞和非弹性碰撞.docVIP

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碰撞问题

【学习目标】

1.知道碰撞的类型及特点

2.能够利用各种定律解决碰撞类问题

3.理解碰撞过程中的机械能损失

问题一：碰撞的类型和理解

1.（多选）光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行并发生碰撞，下列现象可能的是（）

A.若两球质量相同，碰后以某一相等速率互相分开

B.若两球质量相同，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

问题二：弹性碰撞的特点和规律

2.小球A和B的质量分别为mA和mB，且mAmB。在某高度处将A和B先后从静止释放。小球A与水平地面碰撞后向上弹回，在释放处的下方与释放处距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正碰。设所有碰撞都是弹性的，碰撞时间极短。求小球A、B碰撞后B上升的最大高度。

问题三：非弹性碰撞的特点和规律

3.水平面上，一白球与一静止的灰球碰撞，两球质量相等。碰撞过程的频闪照片如图所示，据此可推断，碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的（?）

A.30%B.50%C.70%D.90%

知识点1碰撞

1.碰撞的意义：碰撞是一种物理现象，是指相对运动的物体相遇时产生相互作用，在极短的时间内，它们的运动状态发生显著变化的过程；

爆炸也可以按碰撞现象来处理，但它们间的明显区别是碰撞系统总动能不会增加，还可能减速；而爆炸由于有炸药的化学能转化为动能，所以系统总动能会增加。

2.碰撞的特点

（1）碰撞相互作用时间很短，相互作用力很大，满足内力远远大于外力作用，故碰撞过程动量守恒；

（2）碰撞过程速度可在短暂时间内发生变化，但物体没有位移，即位移为0；

（3）碰撞后系统总动能不会增加。

3.碰撞的分类

（1）按碰撞过程中动能的损失情况，可将碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞；

（2）按碰撞前后物体的运动方向是否沿同一直线，可将碰撞分为正碰和斜碰。

知识点2弹性碰撞和非弹性碰撞

1.弹性碰撞

（1）定义：如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。

（2）规律：设质量分别为m1、m2的两小球，在同一条光滑水平轨道上运动，速度分别为v1、v2，发生弹性碰撞后两球速度分别为v’1、v’2。由动量守恒和机械能守恒：

联立得：

特别地，对“一静一动”模型，即当v2=0时有：，

=1\*GB3①当m1m2时，两球碰撞后速度都大于零，即均沿初速度方向运动；

=2\*GB3②当m1=m2时，v’1=0，v’2=v1，两球交换速度，此时质量为m2的小球获得的动能最大；

=3\*GB3③当m1m2时，v’10，v’20，即主动球被反弹，被动球沿初速度方向运动。

2.非弹性碰撞

（1）定义：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。

（2）特点：碰撞过程中发生形变后又不能完全恢复原状；碰撞后有一定的动能损失；碰撞前后动量守恒。

（3）规律：，动能的损失

3.完全非弹性碰撞

（1）定义：碰撞后两物体粘在一起运动，具有共同的速度，这样碰撞动能损失最大。完全非弹性碰撞是非弹性碰撞的一种特殊情况。

（2）特点：碰撞过程仅有压缩阶段没有恢复阶段；由碰撞前后系统总动量守恒可求出两物体的共同速度；碰撞过程中系统动能损失最大。

知识点3对心碰撞、非对心碰撞

1.对心碰撞

两球碰撞时，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。

发生正碰的两个物体，碰撞前后的速度都沿同一条直线，它们的动量也都沿这条直线上，在这个方向上动量守恒。在高中阶段一般只研究正碰的情况。

2.非对心碰撞

一个运动的球和一个静止的球碰撞，如果碰撞之前球的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，也叫斜碰。斜碰也遵循动量守恒定律。

3.散射

在粒子物体和核物理中，常常使一束粒子射入物体，粒子与物体粒子中的微粒碰撞，这些微粒相互接近时并不发生直接接触，这种微观粒子的碰撞称为散射。

由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小，所以多数粒子在碰撞后飞向四面八方，即发生散射。

知识点4碰撞过程的三个制约因素

1.动量制约：碰撞过程中，碰撞双方构成的系统，总动量应该守恒；

2.动能制约：碰撞结束时，碰撞双方构成的系统，总动能不会增加；

3.运动制约：碰撞前后双方运动速度之间的关系必须合理。如果碰撞前两物体同向运动，则后面物体的速度必须大于前面物体的速度；碰撞后，原来在前的物体速度一定增大，且原来在前的物体的速度大于或等