第1章 5. 碰 撞-【志鸿优化训练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册笔记(教科版)

第一章动量与动量守恒定律侧 5碰撞 1.碰撞的分类 (1)弹性碰撞：碰撞过程中，系统总机械能保持不变的碰撞，称为弹性碰撞 (2)非弹性碰撞：碰撞过程中，系统机械能一部分转化为其他形式的能量的碰撞，称 为非弹性碰撞。 (3)完全非弹性碰撞：在非弹性碰撞中，两物体碰撞后粘在一起以相同的速度运动，这 种碰撞称为完全非弹性碰撞。完全非弹性碰撞是非弹性碰撞中机械能损失最多的一种。 2.中子的发现 查德威克用中性射线与质量已知的氢核和氨核分别发生碰撞，用动量守恒定律和能 量守恒定律求出这种中性粒子的质量，从而发现了中子。 3.处理碰撞问题的三个原则 (1)系统动量守恒，即p:十p2=p,'十p: (2)动能不增加，即Ek1十Ek≥Ek!'十E (3)速度要合理 ①碰前两物体同向，则后>，碰后，原来在前面的物体速度一定增大，且前≥v特 ②两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变 4.对弹性碰撞的定量分析 发生弹性碰撞的两个物体，既遵守动量守恒定律又遵守机械能守恒定律。设参与碰 撞的两个物体质量分别为1和2，碰撞前两个物体的速度分别为和，碰撞后两个 物体的速度分别为U和v2'。 由动量守恒定律有：m1十m2=m1)1'十m22 由机械能守恒定律有：2m,+mw2=m+ 2m:边9 若两物体碰撞时，有一个物体是静止的，设=0，则碰撞后的速度为 '-m一m2 72 m1十m2 711十m2 注意以下几种特殊情况： (1)当m1=2时，则有1'=0,2'=)，此关系说明在碰后实现了动量和动能的全部 转移，即两物体交换了速度： (2)当m1>2时，则有=，'=2w,即碰后质量为1的物体速度几乎不变，质 量小的物体将以1的速度的两倍向前运动，如同子弹碰到尘埃： (3)当m1《m2时，则有'=一，≈0，碰后质量为m1的物体被按原速率弹回，质 物理· ☑笔记&必记 量为2的物体几乎不动。如同弹性小球碰到坚硬光滑的地面原速反弹。 5.爆炸和碰撞的比较 比较项目 爆炸 碰撞 都是物体间的相互作用突然发生，相互作用的力为变力，作用时间很短，平均 过程特点 作用力很大，且远大于系统所受的外力，所以可以认为碰撞，爆炸过程中系统 的总动量守恒 相同点 由于碰撞、爆炸过程相互作用的时间很短，作用过程中物体的位移很小，一般 过程模型 可忽略不计，因此可以把作用过程看作一个理想化过程来处理，即作用后物 体仍从作用前瞬间的位置以新的动量开始 能量情况 都满足能量守恒，总能量保持不变 有其他形式的能转化为动 弹性碰撞时动能不变，非弹性碰撞时动能有损 不同点 动能情况 能，动能会增加 失，动能转化为内能 【典例】 如图所示，在光滑水平面上放置A、B两物体，质量均为m,其中B物体带 有不计质量的弹簧静止在水平面内。A物体以速度4向右运动，并压缩弹簧。求： (1)弹簧压缩量达到最大时A、B两物体的速度UA和： (2)弹簧弹性势能的最大值E,。 【解析】(1)弹簧压缩量达最大时A、B两物体的速度相等，设为u,由动量守恒得=2m四 所以=受，即==受： (②)由动能定理得，=2mw2- 2·2m·=1n m%2。 【答案】受空(2)maw 6反冲 1.反冲 如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一 部分必然向相反方向运动。这个现象叫作反冲。 (1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动，一般情况下，系统动量守恒，或 系统在某一方向上动量守恒。 (2)物体间发生相互作用时，有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总动能增 加，作用力和反作用力都做正功。 2.反冲原理 反冲运动的基本原理是动量守恒定律，如果系统的一部分获得了某一方向的动量， 系统的其他部分就会在这一方向的反方向上获得同样大小的动量。 8 ·物理