碰撞中的动量和能量问题

碰撞中的动量和能量问题

在高考中,碰撞问题在全国和各省市的试卷中多次出现,特别是动量和能量问题更是考试的热点。由于碰撞存在着三种方式:所以给学生在学习时带来了一定的难度。本文就这个问题做一个总结。

碰撞过程是指物体相互接触;作用时间极短,平均相互作用力很大,碰撞时伴有形变的过程。由于碰撞过程时间极短。如果把发生碰撞的物体看成系统.则系统满足动量守恒。而对于能量要根据形变的恢复程度而定。根据恢复程度可把碰撞分为三种:弹性碰撞,非弹性碰撞,完全非弹性碰撞。下面分别进行讨论。

1、弹性碰撞是指碰撞结束后,两物体的形变完全恢复,无机械能损失。所以有

2、非弹性碰撞:碰撞后形变部分消失。机械能有损失,机械能转化为其他形式的能量。故

3、完全非弹性碰撞:碰撞结束后合二为一,以共同的速度运动,机械能损失最大,机械能转化为其它形式的能量。故可见在处理有关碰撞问题中应该遵守三项原则:①动量守恒。②机械能不增加。③情景可行性原则,碰前同向运动则,碰撞后不可能发生二次碰撞。如碰后同向。则,如碰前相向运动,则碰后不可能都不改变方向。

例1:A、B两小球在光滑水平面上沿同一条直线向同一方向运动,A球的动量为,B球的动量为,当A球追上B球时发生对心碰撞,则碰撞后A、B两球的动量的可能值为( )

解析:A、B两小球在同一直线上运动,规定A、B动量都为正,A、B相碰后,A 应减速,B加速,所以A错。D项表明A的动量大小不变,B的动量增加了,所以B 的动能就增加,而碰后的总的动能增加是不可能的,所以D错,故正确答案是B、C。()

解析:动量守恒原则:排除C ,机械能不增加原则:排除D, 情景可行性原则:碰后同向A对,碰后反向,B对,因此正确答案是A、B。

例3:(2009年全国理综卷1)质量为的物块以速度运动,与质量为的静止物体发生正碰,碰撞后两者的动量正好相等。两者质量之比可能为()

A.2

B.3

C.4

D.5

设两物体碰撞后的速度分别为,由碰撞所遵循的运动规律,动量守恒和机械能不增加原理,有方程:

故正确答案是A、B选项。

在处理有关碰撞问题的时候一定要抓住三项原则来分析。

例4:(2007全国理综卷2)用放射源钋的射线轰击铍时能发射出一种穿透力强的中性射线。这就是所谓的铍“辐射”。1932年查德威克用铍“辐射”分别照射(轰击)氢和氮(它们可视为静止状态)测得照射后沿铍“辐射”方向高速运动的氢和氮核的速度之比为7.0。查德威克假设铍“辐射”是由一种质量不为零的中性粒子构成的。通过实验在历史上首次发现了中子。假定铍“辐射”中的中性粒子与氢或氮发生弹性碰撞。试在不考虑相对论效应的条件下计算构成铍辐射的中性粒子的质量(质

从以上的分析知在处理有关的碰撞问题的时候应该注意几点:1.无论那样的碰撞都遵循动量守恒。2.对于碰撞过程机械能是不增加的。3情景可行性原则,因此在解答有关碰撞问题时抓住以上原则,就能够很快的得出正确答案。