人教版高中物理选修必修1第一章第五节弹性碰撞与非弹性碰撞教学设计专题弹性碰撞与非弹性碰撞单元1学科物理年级高中2教材分析通过前面四节的学习，学生已经从实验到理论，再从理论到实验，对碰撞中的动量守恒定律有了较为清晰的认识。碰撞是生活中常见的现象，在碰撞过程中，物体间相互作用时间较短，相互作用力很大，满足动量守恒定律的条件。本节的设计以碰撞实例为载体，通过实验探索与理论推导，建立真实情境中弹性碰撞与非弹性碰撞的相关概念。教材创设两个小球发生弹性碰撞的情境，先引导学生应用动量守恒定律和机械能守恒定律解决典型碰撞问题，推导出弹性碰撞后两个小球的速度表达式。 随后引导学生由一般到特殊，讨论了三种特殊情况，得到了碰撞后两球最终速度的表达式，便于快速判断和评价与生活中实际现象相对应的碰撞类型。通过弹性与非弹性碰撞的讨论，学生可以进一步加深对动量和动能的认识，增强对运动、相互作用、能量的看法。本课的重点内容是理解弹性与非弹性碰撞的概念和特点，并运用两条定律解决生产生活中相关的实际问题。教学目标与核心素养 1.理解弹性与非弹性碰撞。 2.能分析具体例子中碰撞的特点和类型。 3.能运用动量和能量的视角解决生产生活中与一维碰撞相关的实际问题。
物理概念：学习弹性碰撞和非弹性碰撞，理解迎面碰撞（中心碰撞）。 科学思维：通过案例分析，能运用动量和能量的角度解决一维碰撞问题。 科学探究：应用动量守恒定律和机械能守恒定律解决典型碰撞问题，推导出两个小球弹性碰撞后的速度表达式。 科学态度与价值观：通过了解弹性碰撞和非弹性碰撞的概念和特点，能运用两定律解决生产生活中的实际问题。重点将结合具体事例分析碰撞的特点和类型。难点将运用动量和能量的角度解决生产生活中一维碰撞的实际问题。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课介绍 碰撞是自然界中常见的现象，陨石撞击地球造成表面破坏、网球被球拍击中而改变运动状态……物体碰撞时动量的变化，以前都已经研究过。 那么，各种碰撞中能量是如何变化的呢？思考自然界中碰撞情景中能量的变化情况。 提出问题，设定问题。 引入新课。 教授新课 一、弹性碰撞与非弹性碰撞 1、碰撞：物体间在很短的时间内发生的相互作用。 二、碰撞的特点： （1）作用时间很短 （2）内力远大于外力 （3）几乎在原位进行动量守恒 3、碰撞过程分析：A球初速度为V0，B球静止，mAmB。在光滑的水平面上发生迎面碰撞。 （1）两球间的力如何变化？ （2）两球的运动状态如何变化？ （3）什么时候两球靠得最近？系统的动能与弹性势能有什么特点？ （4）当弹簧回复原长时，系统的动能与弹性势能有什么特点？ 结论：①力F先增大后减小；②两球间距离先减小后增大；③动量守恒；系统减小的动能先转化为势能，势能再转化为动能。
4、碰撞种类： （1）完全非弹性碰撞：VA=VBΔEK最大，两球靠得最近， （2）非弹性碰撞：P=P？，EK≥EK？，两球不能回到原来状态 （3）弹性碰撞：P=P？，EK=EK？，两球回到原来状态。 例：两物体的质量都是m。碰撞前，一个物体处于静止状态，另一个物体以速度v向其运动。碰撞后，两物体粘在一起，变成一个质量为2m的物体，继续以速度v'向前运动。 这次碰撞过程中能量守恒吗？ 根据动量守恒定律，碰撞后的共同速度就是碰撞前的总动能和碰撞后的总动能。能量不守恒。 课堂练习 1.冰球运动员A，质量为80.0kg。 当他以5.0米/秒的速度向前运动时，与另一迎面而来的运动员B相碰撞，B的质量为100公斤高中物理的弹性碰撞问题，速度为3.0米/秒。碰撞后，A恰好处于静止状态。假设碰撞时间极短暂，求：（1）碰撞后B的速度大小；（2）碰撞中总的机械能损失。思考：若两球碰撞后粘在一起，各球的速度是多少？动能的损失是多少？ 1.二者均属于哪一类碰撞？非弹性碰撞与完全非弹性碰撞 2.弹性碰撞例析：一维弹性碰撞碰撞后速度的确定 课堂练习2.光滑水平面上有两个球A、B，质量分别为mA和mB。两球在t0时刻迎面相撞，碰撞过程中没有机械能损失。 图中所示为碰撞前后两球的速度-时间图像，下列各项关系中正确的是（ ） A. mAmBB. mAmBC. mA＝mB D. 无法确定答案：B 扩展：画出mA＝mB两种情况下A、B的vt图； mAmB 弹性碰撞（机械能守恒）——“一动一静模型” ① 若m1=m2，则等质量物体在弹性碰撞中交换速度（比如打台球） ② 若m1 m2，则大的撞击小的，沿同一方向运动（如运动的钢球撞击静止的玻璃球） ③ 若m1 m2，则 ④ 若m1 m2，则小的撞击大的被反弹回来（如运动的玻璃球撞击静止的钢球） ⑤ 若m1 m2，则 思考讨论 设光滑水平面上有两个刚性球A、B，质量分别为m1和m2，以初速度v1和v2运动，若它们能够碰撞（一维弹性碰撞），碰撞后它们的速度v1'、v2'分别为多少？ 碰撞过程中系统动量守恒 弹性碰撞中机械能不损失 解：若v2=0，结论是否和以前一样？ 课堂练习3.两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动。mA=1千克，mB=2千克，vA=6米/秒，vB=2米/秒。当A球追上B发生碰撞时，A、B两球的速度可能取值（取碰撞前运动方向为正）（） A.vA′=5米/秒，vB′=2.5米/秒B.vA′=2米/秒，vB′=4米/秒C.vA′=-4米/秒，vB′=7米/秒D. vA′ = 7 m/s, vB′ = 1.5 m/s 1.碰撞前后动量守恒：P = mAvA + mBvB = 10kg.m/s2.碰撞后若运动方向相同，则后方物体的速度不可能大于前方物体的速度。即碰撞后：A的速度减小，或反向运动，B的速度增大。
3.系统的总动能不能增加。 答案：B。 判断碰撞可能性的三个依据： 分析碰撞问题时要注意的要点 （1）遵守动量守恒定律。 （2）系统动能不能增加。 （3）碰撞后各物体的运动要符合实际情况。 回忆碰撞的概念和特点。 分析碰撞过程中的受力情况。 通过分析碰撞过程中的能量变化，对碰撞进行分类。 完成课本例题。 完成课堂练习。 分析弹性碰撞的例题。 完成课堂练习。 分析“一动一静”模型中的几种情况。 完成思考讨论。 完成课堂练习。 总结碰撞的三个约束条件。 通过分析碰撞过程中的力和能量的转化，下一步就是计算碰撞中的能量。 通过例题，更好地理解碰撞过程中的能量转化。 分析弹性碰撞的例题，提高学生的科学推理能力。 让学生结合例题分析几种弹性碰撞的情况，加深印象。 通过思考和讨论，提高学生解决问题的能力和扩展知识面的能力。 延伸与提高 1.（多选）在光滑的水平面上，两个球沿球心连线以相同的速度相向运动并发生碰撞。可能发生以下现象：（）A.若两球质量相同，碰撞后它们会以相同的速度分离B.若两球质量相同，碰撞后它们会以相同的速度朝同一方向运动C.若两球质量不同，碰撞后它们会以相同的速度分离D.若两球质量不同，碰撞后它们会以相同的速度朝同一方向运动分析：碰撞前后，两球组成的系统的总动量守恒。
两球总动量在碰撞前为零，碰撞后也为零，故A选项可能；若两球碰撞后以一定的均等速度同向运动高中物理的弹性碰撞问题，则两球总动量不为零，故B选项不可能；碰撞前后系统总动量方向不同，故动量不守恒，C选项不可能；碰撞前总动量不为零，碰撞后也不为零，方向可能相同，故D选项可能。 答案：AD2.如图所示，在光滑水平面上，用大小相等、方向相反的F1、F2同时作用于两个静止物体A、B，已知mAmB，经过相同时间后，两个力同时撤去，之后两物体碰撞并粘在一起。 那么粘着体最终会（）A.静止 B.向右运动 C.向左运动 D.无法确定解析：选取A、B两个物体组成的系统作为研究对象，在整个运动过程中，系统所受外力总和为零，因此动量变化为零。初始时刻，系统静止，总动量为零，最后粘着体的动量也为零，即粘着体静止，所以选项A正确。答案：A3.沙堆上放着一个木块。