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容是歷年高考的熱點內容，碰撞問題是動量部分內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：碰撞后物體粘結成一體或相對靜止，即相互碰撞時產生的形變一點沒有恢復，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：碰撞時產生的形變有部分恢復，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?。欢到y(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，動量減小；后者受到的沖量向前，動量增加，當兩者的速度相等時，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)結一個小球構成，兩小球質量相等，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原長這一過程中兩球的運動情況并求彈簧第一次恢復到自然長度時，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，對兩球產生斥力，相當于一般意義上的碰撞，此時A動量減小，B動量增加。當兩者速度相等時，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，彈簧要恢復原長，對兩球產生斥力，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原長時兩個物體的速度）當然，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生處理這類問題的難點所在。下面作者再補充一些相關習題作鞏固用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、乙兩球質量和的關系為 。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的質量分別為、，且，由輕質彈簧相連接，置于水平氣墊導軌上，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