4 碰撞
[学科素养与目标要求]
物理观念：1.知道弹性碰撞、非弹性碰撞的特点.2.了解对心碰撞和非对心碰撞的概念.3.了解粒子的散射现象，进一步理解动量守恒定律的普适性.
科学思维：学会利用动量守恒定律和能量守恒定律分析、解决一维碰撞问题.
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
1.常见的碰撞类型
(1)弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒.
(2)非弹性碰撞：碰撞过程中机械能不守恒.
2.一维弹性碰撞分析：假设物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性碰撞，碰撞后它们的速度分别为v1′和v2′，碰撞中动量守恒：m1v1＝m1v1′＋m2v2′；碰撞中机械能守恒：m1v12＝m1v1′2＋m2v2′2，解得：v1′＝v1，v2′＝v1.
二、对心碰撞和非对心碰撞
1.两类碰撞
(1)对心碰撞：碰撞前后，物体的动量在同一条直线上，也叫正碰.
(2)非对心碰撞：碰撞前后，物体的动量不在同一条直线上.
2.散射
(1)定义：微观粒子相互接近时并不像宏观物体那样“接触”而发生的碰撞.
(2)散射方向：由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小，所以多数粒子碰撞后飞向四面八方.
1.判断下列说法的正误.
(1)发生碰撞的两个物体，机械能一定是守恒的.( × )
(2)碰撞后，两个物体粘在一起，动量一定不守恒，机械能损失最大.( × )
(3)发生对心碰撞的系统动量守恒，发生非对心碰撞的系统动量不守恒.( × )
2.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的速度反向弹回，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
答案 A
解析 以甲滑块的运动方向为正方向，由动量守恒定律
得：3m·v－mv＝0＋mv′，所以v′＝2v
碰前总动能Ek＝×3m·v2＋mv2＝2mv2
碰后总动能Ek′＝mv′2＝2mv2，Ek＝Ek′，
所以A正确.
一、碰撞的特点和分类
如图甲、乙所示，两个质量都是m的物体，物体B静止在水平面上，物体A以速度v0正对B运动，碰撞后两个物体粘在一起，以速度v继续前进，两物体组成的系统碰撞前后的总动能守恒吗？如果不守恒，总动能如何变化？
甲 乙
答案 不守恒.碰撞时：mv0＝2mv，得v＝
Ek1＝mv02，Ek2＝×2mv2＝mv02.
所以ΔEk＝Ek2－Ek1＝mv02－mv02＝－mv02，即系统总动能减少了mv02.
1.碰撞的特点
(1)时间特点：碰撞现象中，相互作用的时间极短，相对物体运动的全过程可忽略不计.
(2)相互作用力特点：在碰撞过程中，系统的内力远大于外力，所以碰撞过程动量守恒.
2.碰撞的分类
(1)弹性碰撞：系统动量守恒、机械能守恒.
m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
m1v12＋m2v22＝m1v1′2＋m2v2′2
若v2＝0，则有v1′＝v1，v2′＝v1
(2)非弹性碰撞：系统动量守恒，机械能减少，损失的机械能转化为内能，ΔE＝Ek初总－Ek末总＝Q.
(3)完全非弹性碰撞：系统动量守恒，碰撞后合为一体或具有相同的速度，机械能损失最大.
