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- 2023-08-25 10:48:01 发布
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1
碰撞与类碰撞
高中《动量》部分内容是历年高考的热点内容,碰撞问题是动量部分内容的
重点和难点之一,在课本中,从能量角度把碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞,而
学生往往能够掌握这种问题的解决方法,但只要题型稍加变化,学生就感到束手
无策。在此,作者从另外一个角度来研究碰撞问题,期望把动量中的碰撞问题和
类似于碰撞问题归纳和总结一下,供读者参考。
从两物体相互作用力的效果可以把碰撞问题分为:
一般意义上的碰撞:相互作用力为斥力的碰撞
相互作用力为引力的碰撞(例如绳模型)
类碰撞:
相互作用力既有斥力又有引力的碰撞(例如弹簧模型)
一、一般意义上的碰撞
如图所示,光滑水平面上两个质量分别为 m1、m2
小球相碰。这种碰撞可分为正碰和斜碰两种,在高中
阶段只研究正碰。正碰又可分为以下几种类型:
1、完全弹性碰撞:碰撞时产生弹性形变,碰撞后形
变完全消失,碰撞过程系统的动量和机械能均守恒
2、完全非弹性碰撞:碰撞后物体粘结成一体或相对静止,即相互碰撞时产生的
形变一点没有恢复,碰撞后相互作用的物体具有共同速度,系统动量守恒,但系
统的机械能不守恒,此时损失的最多。
3、一般的碰撞:碰撞时产生的形变有部分恢复,此时系统动量守恒但机械能有
部分损失。
例:在光滑水平面上 A、B 两球沿同一直线向右运动,A 追上 B 发生碰撞,碰前
两球动量分别为 、 ,则碰撞过程中两物体的动量
变化可能的是( )
A、 ,
B、 ,
C、 ,
D、 ,
[析与解]:碰撞中应遵循的原则有:
1、统动量守恒原则:即 。此题 ABCD选项均符合
2、物理情景可行性原则:
(1)、碰撞前,A追上 B发生碰撞,所以有碰前
(2)、碰撞时,两球之间是斥力作用,因此前者受到的冲量向前,动量增加;后
者受到的冲量向后,动量减小,既 , 。此题 B选项可以排除
smkgPA /12 ⋅= smkgPB /13 ⋅=
smkgPA /3 ⋅−=∆ smkgPB /3 ⋅=∆
smkgPA /4 ⋅=∆ smkgPB /4 ⋅−=∆
smkgPA /5 ⋅−=∆ smkgPB /5 ⋅=∆
smkgPA /24 ⋅−=∆ smkgPB /24 ⋅=∆
0=∆+∆ BA PP
BA vv >
0<∆ AP 0>∆ BP
2
(3)、碰撞后,A球位置在后,所以有
3、系统能量守恒原则:在碰撞中,若没有能量损耗,则系统机械能守恒;若能
量有损失,则系统的机械能减小;而系统的机械能不可能增加。一般而言,碰撞
中的重力势能不变, 所以有 。此题中 D选项可以排除。
综上所述,本题正确答案为(A、C)
二、类碰撞中绳模型
例:如图所示,光滑水平面上有两个质量相等的物体,
其间用一不可伸长的细绳相连,开始 B 静止,A 具有
(规定向右为正)的动量,开始绳松弛,那么
在绳拉紧的过程中,A、B动量变化可能是( )
A、 ,
B、 ,
C、 ,
D、
[析与解]:绳模型中两物体组成的系统同样要满足上述的三个原则,只是在第 2
个原则中,由于绳对两个小球施加的是拉力,前者受到的冲量向后,动量减小;
后者受到的冲量向前,动量增加,当两者的速度相等时,绳子的拉力为零,一起
做匀速直线运动。综上所述,本题应该选择 C选项。
三、类碰撞中弹簧模型
例:在光滑水平长直轨道上,放着一个静止的弹簧振子,
它由一轻弹簧两端各联结一个小球构成,两小球质量相
等,现突然给左端小球一个向右的速度 V,试分析从开
始运动到弹簧第一次恢复原长这一过程中两球的运动
情况并求弹簧第一次恢复到自然长度时,每个小球的速度?
[析与解]:刚开始,A向右运动,B静止,A、B间距离减小,弹簧被压缩,对两
球产生斥力,相当于一般意义上的碰撞,此时 A动量减小,B动量增加。当两者
速度相等时,两球间距离最小,弹簧形变量最大。接着,A、B 不会一直做匀速
直线运动,弹簧要恢复原长,对两球产生斥力,A 动量继续减小,B 动量继续增
加。所以,到弹簧第一次恢复原长时,A球动量最小,B球动量最大。
在整个过程中,系统动量守恒,从开始到第一次恢复原长时,弹簧的弹性势能均
为零,即系统的动能守恒。
解得:
'' BA vv >
′+′=+ KBKAKBKA EEEE
smkgPA /4...
碰撞与类碰撞
高中《动量》部分内容是历年高考的热点内容,碰撞问题是动量部分内容的
重点和难点之一,在课本中,从能量角度把碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞,而
学生往往能够掌握这种问题的解决方法,但只要题型稍加变化,学生就感到束手
无策。在此,作者从另外一个角度来研究碰撞问题,期望把动量中的碰撞问题和
类似于碰撞问题归纳和总结一下,供读者参考。
从两物体相互作用力的效果可以把碰撞问题分为:
一般意义上的碰撞:相互作用力为斥力的碰撞
相互作用力为引力的碰撞(例如绳模型)
类碰撞:
相互作用力既有斥力又有引力的碰撞(例如弹簧模型)
一、一般意义上的碰撞
如图所示,光滑水平面上两个质量分别为 m1、m2
小球相碰。这种碰撞可分为正碰和斜碰两种,在高中
阶段只研究正碰。正碰又可分为以下几种类型:
1、完全弹性碰撞:碰撞时产生弹性形变,碰撞后形
变完全消失,碰撞过程系统的动量和机械能均守恒
2、完全非弹性碰撞:碰撞后物体粘结成一体或相对静止,即相互碰撞时产生的
形变一点没有恢复,碰撞后相互作用的物体具有共同速度,系统动量守恒,但系
统的机械能不守恒,此时损失的最多。
3、一般的碰撞:碰撞时产生的形变有部分恢复,此时系统动量守恒但机械能有
部分损失。
例:在光滑水平面上 A、B 两球沿同一直线向右运动,A 追上 B 发生碰撞,碰前
两球动量分别为 、 ,则碰撞过程中两物体的动量
变化可能的是( )
A、 ,
B、 ,
C、 ,
D、 ,
[析与解]:碰撞中应遵循的原则有:
1、统动量守恒原则:即 。此题 ABCD选项均符合
2、物理情景可行性原则:
(1)、碰撞前,A追上 B发生碰撞,所以有碰前
(2)、碰撞时,两球之间是斥力作用,因此前者受到的冲量向前,动量增加;后
者受到的冲量向后,动量减小,既 , 。此题 B选项可以排除
smkgPA /12 ⋅= smkgPB /13 ⋅=
smkgPA /3 ⋅−=∆ smkgPB /3 ⋅=∆
smkgPA /4 ⋅=∆ smkgPB /4 ⋅−=∆
smkgPA /5 ⋅−=∆ smkgPB /5 ⋅=∆
smkgPA /24 ⋅−=∆ smkgPB /24 ⋅=∆
0=∆+∆ BA PP
BA vv >
0<∆ AP 0>∆ BP
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(3)、碰撞后,A球位置在后,所以有
3、系统能量守恒原则:在碰撞中,若没有能量损耗,则系统机械能守恒;若能
量有损失,则系统的机械能减小;而系统的机械能不可能增加。一般而言,碰撞
中的重力势能不变, 所以有 。此题中 D选项可以排除。
综上所述,本题正确答案为(A、C)
二、类碰撞中绳模型
例:如图所示,光滑水平面上有两个质量相等的物体,
其间用一不可伸长的细绳相连,开始 B 静止,A 具有
(规定向右为正)的动量,开始绳松弛,那么
在绳拉紧的过程中,A、B动量变化可能是( )
A、 ,
B、 ,
C、 ,
D、
[析与解]:绳模型中两物体组成的系统同样要满足上述的三个原则,只是在第 2
个原则中,由于绳对两个小球施加的是拉力,前者受到的冲量向后,动量减小;
后者受到的冲量向前,动量增加,当两者的速度相等时,绳子的拉力为零,一起
做匀速直线运动。综上所述,本题应该选择 C选项。
三、类碰撞中弹簧模型
例:在光滑水平长直轨道上,放着一个静止的弹簧振子,
它由一轻弹簧两端各联结一个小球构成,两小球质量相
等,现突然给左端小球一个向右的速度 V,试分析从开
始运动到弹簧第一次恢复原长这一过程中两球的运动
情况并求弹簧第一次恢复到自然长度时,每个小球的速度?
[析与解]:刚开始,A向右运动,B静止,A、B间距离减小,弹簧被压缩,对两
球产生斥力,相当于一般意义上的碰撞,此时 A动量减小,B动量增加。当两者
速度相等时,两球间距离最小,弹簧形变量最大。接着,A、B 不会一直做匀速
直线运动,弹簧要恢复原长,对两球产生斥力,A 动量继续减小,B 动量继续增
加。所以,到弹簧第一次恢复原长时,A球动量最小,B球动量最大。
在整个过程中,系统动量守恒,从开始到第一次恢复原长时,弹簧的弹性势能均
为零,即系统的动能守恒。
解得:
'' BA vv >
′+′=+ KBKAKBKA EEEE
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