碰撞詳細(xì)分析

1、第四節(jié)第四節(jié) 碰撞碰撞運(yùn)用動量守恒定律解題的基本模型運(yùn)用動量守恒定律解題的基本模型1. 1. 爆炸、碰撞和反沖現(xiàn)象，有時(shí)盡管合外爆炸、碰撞和反沖現(xiàn)象，有時(shí)盡管合外力不為零，但是內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，且作用力不為零，但是內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，且作用時(shí)間又非常短，故合外力產(chǎn)生的沖量跟內(nèi)時(shí)間又非常短，故合外力產(chǎn)生的沖量跟內(nèi)力產(chǎn)生的沖量比較都可忽略，即內(nèi)力遠(yuǎn)大力產(chǎn)生的沖量比較都可忽略，即內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，總動量近視守恒。于外力，總動量近視守恒。2. 2. 碰撞：作用時(shí)間短，作用力大，碰撞過程中碰撞：作用時(shí)間短，作用力大，碰撞過程中兩物體的位移可忽略。（中學(xué)物理只研究正碰情兩物體的位移可忽略。（中學(xué)物理只研究正碰情況

2、）況）碰撞分類碰撞分類1.(1.(完全完全) )彈性碰撞：在彈性力的作用下，系統(tǒng)彈性碰撞：在彈性力的作用下，系統(tǒng)內(nèi)只發(fā)生機(jī)械能的轉(zhuǎn)移，無機(jī)械能的損失，稱內(nèi)只發(fā)生機(jī)械能的轉(zhuǎn)移，無機(jī)械能的損失，稱完全彈性碰撞。完全彈性碰撞。2.2.非彈性碰撞：在非彈性力的作用下，部分機(jī)非彈性碰撞：在非彈性力的作用下，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能，機(jī)械能有了損失，稱械能轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能，機(jī)械能有了損失，稱非彈性碰撞。非彈性碰撞。3.3.完全非彈性碰撞：在完全非彈性力的作用下，完全非彈性碰撞：在完全非彈性力的作用下，機(jī)械能損失最大（轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等），稱完全非機(jī)械能損失最大（轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等），稱完全非彈性碰撞。碰撞物體粘合在

3、一起，具有相同的彈性碰撞。碰撞物體粘合在一起，具有相同的速度。速度。分析兩物體的分析兩物體的(完全完全)彈性碰撞：彈性碰撞：一物體的質(zhì)量一物體的質(zhì)量m m1 1、速度、速度v v1 1；另一物體質(zhì)量；另一物體質(zhì)量m m2 2，原是靜止的，原是靜止的，v v2 2=0=0 2121212112112121211222211222211221122112vmmmvvmmmmvvmvmvmvmvmvmvmvm(1)(2)可得可得可分為以下幾種情況分析討論：可分為以下幾種情況分析討論： (1)m1=m2 (2)m1m2 (3)m1m2 v1=v1, v2=2v1碰后碰后m1速度幾乎沒變，仍按原速度運(yùn)動

4、速度幾乎沒變，仍按原速度運(yùn)動 ，質(zhì)量小物體以，質(zhì)量小物體以m1的速的速度的兩倍向前運(yùn)動。度的兩倍向前運(yùn)動。(3)m1m2；則同向運(yùn)動。且；則同向運(yùn)動。且v1v1 v1v2 v1v22v1若若m1=m2：則交換速度。即：則交換速度。即v1=0;v2=v1若若m1m2：則反向運(yùn)動。速度大小由質(zhì)量決定，：則反向運(yùn)動。速度大小由質(zhì)量決定， 隨著隨著m2增大，增大，v1增大，增大，v2減少減少22221122221121212121vmvmvmvm22112211vmvmvmvm非彈性碰撞：系統(tǒng)動量守恒，非彈性碰撞：系統(tǒng)動量守恒， 機(jī)械能（動能）機(jī)械能（動能）不不守恒守恒21221222211)(21)

5、2121(vmmvmvmE完全非彈性碰撞：機(jī)械能（動能）完全非彈性碰撞：機(jī)械能（動能）損失最大損失最大2222222121vmvmFSW總2112112121vmvmFSW總研究對象：研究對象：系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)物體物體1物體物體212212211)(vmmvmvm21221211)(2121vmmvmE完全非彈性碰撞：完全非彈性碰撞：221111vmvmvm2 222 11211212121vmvmvm122111)(vmmvm若質(zhì)量為若質(zhì)量為m1的物體以速度撞向質(zhì)量為的物體以速度撞向質(zhì)量為m2的的靜止的物體，發(fā)生非彈性碰撞。靜止的物體，發(fā)生非彈性碰撞。2 2221vmFSW總2112 112

6、121vmvmFSW總對心碰撞對心碰撞(正碰）：碰撞之前物體運(yùn)動正碰）：碰撞之前物體運(yùn)動速度與兩球心的連線在同一直線上，碰速度與兩球心的連線在同一直線上，碰撞之后兩球的速度仍會沿著這條直線。撞之后兩球的速度仍會沿著這條直線。非對心碰撞（斜碰）：碰撞之前物體運(yùn)非對心碰撞（斜碰）：碰撞之前物體運(yùn)動速度與兩球心的連線不在同一直線上，動速度與兩球心的連線不在同一直線上，碰撞之后兩球的速度都會偏離原來兩球碰撞之后兩球的速度都會偏離原來兩球的連線。的連線。散射散射子彈打擊木塊的模型子彈打擊木塊的模型動量與能量規(guī)律動量與能量規(guī)律 : : 由于系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外由于系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，故而動量守恒；但有摩擦力做

7、功，故系力，故而動量守恒；但有摩擦力做功，故系統(tǒng)機(jī)械能不守恒。統(tǒng)機(jī)械能不守恒。從碰撞的角度分析從碰撞的角度分析“于彈打木塊于彈打木塊”問題：問題：屬于非彈性碰撞（有機(jī)械能損失）：屬于非彈性碰撞（有機(jī)械能損失）：穿透的情況屬于一般的非彈性碰撞；穿透的情況屬于一般的非彈性碰撞；不穿透的情況屬于完全非彈性碰撞。不穿透的情況屬于完全非彈性碰撞。注：子彈打木塊的問題一般都可認(rèn)為是注：子彈打木塊的問題一般都可認(rèn)為是瞬間完成的瞬間完成的例：設(shè)質(zhì)量為例：設(shè)質(zhì)量為m m的子的子彈以初速度彈以初速度v v0 0射向靜射向靜止在光滑水平面上的止在光滑水平面上的質(zhì)量為質(zhì)量為M M的木塊，并的木塊，并留在木塊中不再射出

8、，留在木塊中不再射出， 設(shè)子彈與木塊的作用設(shè)子彈與木塊的作用力恒為力恒為F F，求子彈進(jìn)，求子彈進(jìn)入木塊的深度入木塊的深度S相。m mM Mv v0 0v vSMS相sm根據(jù)動量守恒定律：根據(jù)動量守恒定律：mvmv0 0 (m (mM)vM)vM M動能增加，動能增加，F(xiàn) F s sM M Mv Mv2 2/2/2m m動能減少，動能減少，F(xiàn)Fsm mv mv0 02 2/2 /2 mvmv2 2/2/2系統(tǒng)動能（機(jī)械能）減少：系統(tǒng)動能（機(jī)械能）減少：E E E Em mE EM M FSFS相相 mvmv0 02 2/2 /2 mvmv2 2/2 /2 MvMv2 2/2 /2 E E內(nèi)內(nèi)

9、從子彈進(jìn)入木塊前到剛好相對木塊靜止過程中從子彈進(jìn)入木塊前到剛好相對木塊靜止過程中F根據(jù)動能定理：根據(jù)動能定理：根據(jù)動能定理：根據(jù)動能定理：M Mv v0 0v vSMS相smFm m第五節(jié)第五節(jié) 反沖運(yùn)動反沖運(yùn)動 火箭火箭反沖反沖：一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩個(gè)部一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩個(gè)部分，一部分向某個(gè)方向運(yùn)動，另一部分向分，一部分向某個(gè)方向運(yùn)動，另一部分向相反相反的方向運(yùn)動。的方向運(yùn)動。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1.系統(tǒng)動量守恒系統(tǒng)動量守恒 MV1+mV2=02.內(nèi)力對物體做功。內(nèi)力對物體做功。 若內(nèi)力對系統(tǒng)做功之和為正，則系統(tǒng)的機(jī)械能增加；若內(nèi)力對系統(tǒng)做功之和為正，則系統(tǒng)的機(jī)械能增加； 為負(fù)，則系統(tǒng)的機(jī)械能減小；為負(fù)，則系統(tǒng)的機(jī)械能減?。?為零，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。為零，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。火箭飛行的原理：火箭飛行的原理： 現(xiàn)代火箭是應(yīng)用其尾部噴射出高速氣現(xiàn)代火箭是應(yīng)用其尾部噴射出高速氣體的反沖作用進(jìn)行飛行的。體的反沖作用進(jìn)行飛行的。靜止的火箭噴射燃?xì)獾馁|(zhì)量靜止的火箭噴射燃?xì)獾馁|(zhì)量m，速度為，速度為u，噴出燃?xì)夂蠡鸺馁|(zhì)量噴出燃?xì)夂蠡鸺馁|(zhì)量m,則其獲得速度為則其獲得速度為v根據(jù)動量守