内容正文:
博湖县高级中学杨磊
碰撞中动量和能量观点的应用技巧
一、完全非弹性碰撞运算技巧
根据动量守恒定律:
碰撞后的共同速度:
碰撞前的总动能:
碰撞后的总动能:
可见,总动能对半损失
特别说明:v1和v2是两物体的碰前速度,若题目中给的是速度的大小,要注意方向,代入公式时需带正负号。
v1
v2
v共
m1
m2
碰后物体的速度相同,根据动量守恒定律可得:
m1v1+m2v2=(m1+m2)v共 (1)
完全非弹性碰撞系统损失的动能最多
m1v12+ m2v22 = (m1+m2)v共2 + ΔEk (2)
一、完全非弹性碰撞运算技巧
ΔEk=
联立(1)、(2)解得 v共 =
对于完全非弹性碰撞,动能损失量是:
其中 是 折合质量, 是相对速度。
一、完全非弹性碰撞运算技巧
在解决问题时,写出动量守恒与能量守恒方程式,直接利用动能损失固有结论可以快速解题。
模型一:
A、B两小球静止在光滑水平面上,用水平轻弹簧相连接,A、B两球的质量分别为m和M(m<M).若使A球获得瞬时速度v (如图甲),弹簧压缩到最短时的长度为L1;若使B球获得瞬时速度v(如图乙),弹簧压缩到最短时的长度为L2,则L1与L2的大小关系为( )
A.L1>L2 B.L1<L2 C.L1=L2 D.不能确定
共速后损失的动能转化成弹性势能
C
模型二:
如图所示,质量为M的平板小车放在光滑水平面上,平板右端上放有质量为m的木块,它们之间的动摩擦因数为μ,现使平板小车和木块分别向右和向左运动,初速度大小均为v0,设平板足够长,且M > m,求木块相对平板右端滑行的距离。
共速后损失的动能克服摩擦力做功
模型三:
共速后损失的动能转化成重力势能
如图所示,木块A的右侧为光滑曲面(曲面足够长),且下端极薄,其质量为2.0 kg,静止于光滑水平面上.一质量为2.0 kg的小球B以2.0 m/s的速度从右向左运动冲上A的曲面,与A发生相互作用,B球沿A曲面上升的最大高度是( )
A.0.40 m B.0.20 m
C.0.10 m D.0.05 m.
C
模型四:
[2025.陕西质检]如图所示,一沙袋用无弹性轻细绳悬于O点,开始时沙袋处于静止状态,一弹丸以水平速度v0击中沙袋后未穿出,二者共同摆动。若弹丸质量为m,沙袋质量为5m,弹丸和沙袋形状大小忽略不计,弹丸击中沙袋后漏出的沙子质量忽略不计,不计空气阻力,重力加速度为g。下列说法中正确的是( )
A.弹丸打入沙袋过程中,细绳所受拉力大小保持不变
B.弹丸打入沙袋过程中,弹丸对沙袋的冲量等于沙袋对弹丸的冲量
C.弹丸打入沙袋过程中所产生的热量为
D.沙袋和弹丸一起摆动所达到的最大高度为
动能损失转变为内能
D
“动碰静”简单情形
二、弹性碰撞的运算技巧
若 m1=m2
两物体碰撞后交换速度
弹性碰撞特殊情况
“动碰动”一般情况:
二、弹性碰撞的运算技巧
实验探究:弹性碰撞过程
常规思路:解v'1和v'2 ,
计算量大、繁琐、容易出错
尝试画出小球m1和小球m2在碰撞过程中的v-t图像
同桌合作:
二、弹性碰撞的运算技巧
v
v共
v-t图像展示碰撞过程
动碰动
二、弹性碰撞的运算技巧
t
v1
v2
碰撞前后速度的变化量相同
简画求解:
解决问题:1.(21年乌市三模)在光滑水平面上沿同一直线运动的两小球A、B发生对心弹性碰撞,碰撞过程中两球速度相等时,A球的速度与碰前相比变化了2m/s。则两小球A、B分离后,A球的速度与碰前相比变化了( )
A.2m/s B. 4m/s C.6m/s D.8m/s
二、弹性碰撞的运算技巧
B
v
v共
v-t图像展示碰撞过程
动碰动
二、弹性碰撞的运算技巧
t
v1
v2
v'1=2v共-v1
v'2=2v共-v2
由几何关系可得:
二、弹性碰撞的运算技巧
解决问题:2.如图所示,大小相同的两小球A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动,A的质量为2m、速度大小为v0方向向右;B的质量为m、速度大小为2v0方向向左。两小球发生弹性正碰后( )
A.小球A将静止
B.小球B将以2v0的速度反弹向右运动
C.小球A的动能将增加mv02
D.小球B的动量变化量的大小为2mv0
B
【2023年全国乙卷题-25】
如图,一竖直固定的长直圆管内有一质量为M的静止薄圆盘,圆盘与管的上端口距离为l,圆管长度为20l。一质量为 的小球从管的上端口由静止下落,并撞在圆盘中心,圆盘向下滑动,所受滑动摩擦力与其所受重力大小相等。小球在管内运动时与管壁不接触,圆盘始终水平,小球与圆盘发生的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。不计空气阻力,重力加速度大小为g。求
(1)第一次碰撞后瞬间小球和圆盘的速度大小;
二、弹性碰撞的运算技巧
二、弹性碰撞的运算技巧
对于高考较难的动量与能量计算综合题,只要按常规思路写好表达公式,应用上述方法进行简化运算,可以绕过表象,直达本质,达到事半功倍的效果。对于选择题更是一步到位,直接秒解。
小 结
一、完全非弹性碰撞运算技巧
合二为一,
动能损失量
四种常见模型
二、弹性碰撞的运算技巧
速度增量法(两线五点)
v'1=2v共-v1
v'2=2v共-v2
物理动量寻妙法,
思绪飞扬逐浪花。
绝处逢生机巧现,
难题解得笑哈哈。
弹性碰撞和完全非弹性碰撞是碰撞的两种极限情况,其余的碰撞结果应该是介于这两种极限情况之间,我们称为一般的碰撞。
显然,在一般的碰撞情况下两物体的速度变化和能量损失是不确定的,又该如何巧妙处理呢?
三、思维拓展
课后作业
课后作业
2.在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球A、B,质量都为m。现B球静止,A球向B球运动,发生正碰。已知碰撞过程中总机械能守恒,两球压缩最紧时的弹性势能为EP,则碰前A球的速度等于( )
A. B. C. D.
3.如图所示装置中,小球A和小球B质量相同,小球B置于光滑水平面上。A从高为h处由静止摆下,到达最低点恰好与B相撞,并黏合在一起继续摆动,它们能上升的最大高度是( )
A.h B.h/2 C.h/4 D.h/8
课后作业
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