1、一、碰撞现象的特点和规律1碰撞的种类及特点分类标准种类特点机械能是否守恒弹性碰撞动量守恒,机械能守恒非弹性碰撞动量守恒,机械能有损失完全非弹性碰撞动量守恒,机械能损失最大碰撞前后动量是否共线对心碰撞(正碰)碰撞前后速度共线非对心碰撞(斜碰)碰撞前后速度不共线2.弹性碰撞的规律两球发生弹性碰撞时满足动量守恒定律和机械能守恒定律以质量为m1、速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生对心弹性碰撞为例,则有m1v1m1v1m2v2,m1vm1v12m2v22解得v1,v2结论:(1)当两球质量相等时,v10,v2v1,两球碰撞后交换速度(2)当质量大的球碰质量小的球时,v10,v20,碰撞后两球都向
2、前运动(3)当质量小的球碰质量大的球时,v10,碰撞后质量小的球被反弹回来3碰撞发生的三个条件(1)动量守恒:p1p2p1p2(2)动能不增加:Ek1Ek2Ek1Ek2或.复习过关1质量为1 kg的小球A以8 m/s的速率沿光滑水平面运动,与质量为3 kg的静止小球B发生正碰后,A、B两小球的速率vA和vB可能为()AvA5 m/s BvA3 m/sCvB1 m/s DvB6 m/s答案B解析若A、B发生弹性碰撞,则动量和机械能均守恒,mAv0mAvAmBvB及mAvmAvmBv,解得vAv04 m/s,vBv04 m/s.若A、B发生完全非弹性碰撞,则仅动量守恒,mAv0(mAmB)v,解得
3、vv02 m/s.故A的速度范围4 m/svA2 m/s,小球B的速度范围2 m/svB4 m/s,B正确2(多选)如图1所示,半径和动能都相等的两个小球相向而行甲球质量m甲大于乙球质量m乙,水平面是光滑的,两球做对心碰撞以后的运动情况可能是下列哪些情况()图1A甲球速度为零,乙球速度不为零B两球速度都不为零C乙球速度为零,甲球速度不为零D两球都以各自原来的速率反向运动答案AB解析首先根据两球动能相等:m甲vm乙v,由Ek得出两球碰前动量大小之比为:,因为m甲m乙,则p甲p乙,即系统的总动量方向向右根据动量守恒定律可以判断,碰后两球运动情况可能是A、B所述情况,而C、D情况是违背动量守恒的,故
4、C、D情况是不可能的3质量为M的物块以速度v运动,与质量为m的静止物块发生正碰,碰撞后二者的动量正好相等二者质量之比可能为()A6 B3 C4 D5答案B解析设碰撞后两物块的动量都为p,根据动量守恒定律可得总动量为2p,根据p22mEk可得碰撞前的总动能Ek1,碰撞后的总动能Ek2根据碰撞前后的动能关系可得所以3,故选项B正确4如图2所示,在冰壶世锦赛上中国队以86战胜瑞典队,收获了第一个世锦赛冠军,队长王冰玉在最后一投中,将质量为m的冰壶推出,运动一段时间后以0.4 m/s的速度正碰静止的瑞典队冰壶,然后中国队冰壶以0.1 m/s的速度继续向前滑向大本营中心若两冰壶质量相等,求:图2(1)瑞
5、典队冰壶获得的速度;(2)试判断两冰壶之间的碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞答案(1)0.3 m/s(2)非弹性碰撞解析(1)由动量守恒定律知mv1mv2mv3将v10.4 m/s,v20.1 m/s代入上式得:v30.3 m/s.(2)碰撞前的动能E1mv0.08m,碰撞后两冰壶的总动能E2mvmv0.05m因为E1E2,所以两冰壶间的碰撞为非弹性碰撞二、爆炸和反冲1爆炸和反冲与碰撞模型都是系统内物体相互作用,内力很大,过程持续时间极短,可认为系统的动量守恒2从能量角度看爆炸时有其他形式的能量转化为动能,所以动能增加;弹性碰撞时碰撞的动能不变,而非弹性碰撞时通常要损失动能,损失的动能转化为内能复习过关5如图3,两物块A、B紧贴在一起,中间夹有火药,A、B的总质量为2m,它们沿光滑水平面以速度v0向右运动,与前方质量为2m的物体C发生弹性碰撞,之后某时刻火药爆炸,爆炸完成后,A、B、C三物块速度大小相等,不计火药质量和爆炸产生气体质量以及两物块A、B因爆炸损失的质量,求爆炸使系统增加的机械能图3答案mv解析因为A、B质量与C质量相同,且发生弹性碰撞,所以速度交换,即vAB0,vCv0.火药爆炸前AB速度为0,爆炸后AB速度大小相等、方向相反,由反冲现象知识可知A、B质量相等,即mAmBm所以系统因爆炸增加的机械能为:E2mvmv.