高中物理《碰撞 碰撞與類碰撞》文字素材 新人教版選修3-5

碰撞與類碰撞高中動量部分內(nèi)容是歷年高考的熱點內(nèi)容，碰撞問題是動量部分內(nèi)容的重點和難點之一，在課本中，從能量角度把碰撞分為彈性碰撞和非彈性碰撞，而學(xué)生往往能夠掌握這種問題的解決方法，但只要題型稍加變化，學(xué)生就感到束手無策。在此，作者從另外一個角度來研究碰撞問題，期望把動量中的碰撞問題和類似于碰撞問題歸納和總結(jié)一下，供讀者參考。從兩物體相互作用力的效果可以把碰撞問題分為：一般意義上的碰撞：相互作用力為斥力的碰撞 相互作用力為引力的碰撞（例如繩模型）類碰撞： 相互作用力既有斥力又有引力的碰撞（例如彈簧模型）一、一般意義上的碰撞如圖所示，光滑水平面上兩個質(zhì)量分別為m1、m2小球相碰。這種碰撞可分為正碰和斜碰兩種，在高中階段只研究正碰。正碰又可分為以下幾種類型：1、完全彈性碰撞：碰撞時產(chǎn)生彈性形變，碰撞后形變完全消失，碰撞過程系統(tǒng)的動量和機械能均守恒2、完全非彈性碰撞：碰撞后物體粘結(jié)成一體或相對靜止，即相互碰撞時產(chǎn)生的形變一點沒有恢復(fù)，碰撞后相互作用的物體具有共同速度，系統(tǒng)動量守恒，但系統(tǒng)的機械能不守恒，此時損失的最多。3、一般的碰撞：碰撞時產(chǎn)生的形變有部分恢復(fù)，此時系統(tǒng)動量守恒但機械能有部分損失。例：在光滑水平面上A、B兩球沿同一直線向右運動，A追上B發(fā)生碰撞，碰前兩球動量分別為、，則碰撞過程中兩物體的動量變化可能的是（ ）A、，B、，C、，D、，析與解：碰撞中應(yīng)遵循的原則有：1、 統(tǒng)動量守恒原則：即。此題ABCD選項均符合2、物理情景可行性原則：（1）、碰撞前，A追上B發(fā)生碰撞，所以有碰前（2）、碰撞時，兩球之間是斥力作用，因此前者受到的沖量向前，動量增加；后者受到的沖量向后，動量減小，既，。此題B選項可以排除（3）、碰撞后，A球位置在后，所以有3、系統(tǒng)能量守恒原則：在碰撞中，若沒有能量損耗，則系統(tǒng)機械能守恒；若能量有損失，則系統(tǒng)的機械能減小；而系統(tǒng)的機械能不可能增加。一般而言，碰撞中的重力勢能不變， 所以有。此題中D選項可以排除。綜上所述，本題正確答案為（A、C）二、類碰撞中繩模型例：如圖所示，光滑水平面上有兩個質(zhì)量相等的物體，其間用一不可伸長的細繩相連，開始B靜止，A具有（規(guī)定向右為正）的動量，開始繩松弛，那么在繩拉緊的過程中，A、B動量變化可能是（ ）A、，B、，C、，D、 析與解：繩模型中兩物體組成的系統(tǒng)同樣要滿足上述的三個原則，只是在第2個原則中，由于繩對兩個小球施加的是拉力，前者受到的沖量向后，動量減??；后者受到的沖量向前，動量增加，當(dāng)兩者的速度相等時，繩子的拉力為零，一起做勻速直線運動。綜上所述，本題應(yīng)該選擇C選項。三、類碰撞中彈簧模型例：在光滑水平長直軌道上，放著一個靜止的彈簧振子，它由一輕彈簧兩端各聯(lián)結(jié)一個小球構(gòu)成，兩小球質(zhì)量相等，現(xiàn)突然給左端小球一個向右的速度V，試分析從開始運動到彈簧第一次恢復(fù)原長這一過程中兩球的運動情況并求彈簧第一次恢復(fù)到自然長度時，每個小球的速度？析與解：剛開始，A向右運動，B靜止，A、B間距離減小，彈簧被壓縮，對兩球產(chǎn)生斥力，相當(dāng)于一般意義上的碰撞，此時A動量減小，B動量增加。當(dāng)兩者速度相等時，兩球間距離最小，彈簧形變量最大。接著，A、B不會一直做勻速直線運動，彈簧要恢復(fù)原長，對兩球產(chǎn)生斥力，A動量繼續(xù)減小，B動量繼續(xù)增加。所以，到彈簧第一次恢復(fù)原長時，A球動量最小，B球動量最大。在整個過程中，系統(tǒng)動量守恒，從開始到第一次恢復(fù)原長時，彈簧的彈性勢能均為零，即系統(tǒng)的動能守恒。解得： （這組解即為剛開始兩個物體的速度）或 （此組解為彈簧第一次恢復(fù)原長時兩個物體的速度）當(dāng)然，讀者還可以繼續(xù)討論接下來兩個物體的運動情況。實際上，不管是一般意義上的碰撞，還是類碰撞，在相互作用時兩個物體的受力情況、沖量方向及動量變化情況是學(xué)生處理這類問題的難點所在。下面作者再補充一些相關(guān)習(xí)題作鞏固用1、甲、乙兩球在光滑水平面上，在同一直線同一方向上運動，它們的動量分別為，。已知甲的速度大于乙的速度，甲球與乙球相碰，碰撞后乙球的動量變?yōu)?，則甲、乙兩球質(zhì)量和的關(guān)系為 。2、甲、乙兩球放在光滑水平面上，它們用細繩相連。開始時細繩處于松弛狀態(tài)，現(xiàn)使兩球反向運動，如圖所示，當(dāng)細繩拉緊，突然繃斷，此后兩球的運動情況可能是圖中的（ ）3、如圖所示，滑塊A、B的質(zhì)量分別為、，且，由輕質(zhì)彈簧相連接，置于水平氣墊導(dǎo)軌上，用一細線把兩滑塊拉至最近，使彈簧處于最大壓縮狀態(tài)后綁緊，兩個滑塊一起以恒定的速度向