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解碰撞和爆炸习题时要弄清的几个问题

时间:2022-10-30 11:45:11 公文范文 来源:网友投稿

碰撞是力学中很重要的一种现象,是力学中的一个重点,也是一个难点,是人类研究微观粒子结构时常用的一种方法,是日常生活中经常见到的现象,也是高考经常涉及的问题,在求解碰撞和爆炸习题时同学们应弄清以下几个问题。

一、力的问题

碰撞的基本特点是物体相互作用的时间极短(△t→O),物体间相互作用的内力很大,通常远大于其他外力作用,故此时外力可以忽略不计。所以在碰撞现象中,对物体系统而言,系统的动量是守恒的。因此在求解碰撞习题时,动量守恒定律往往是优先考虑的规律。

二、位移问题

由于碰撞时物体相互作用的时间极短,物体由于惯性在这极短时间(△t→O)内其位置来不及变化,所以物体在碰撞中的位移为零。碰撞中若牵涉多个物体时,只有直接接触且发生碰撞的两个物体之间才有动量转移,而第三者不参与此次碰撞。

三、速度问题

求解碰撞习题时,正确处理好碰撞前后的速度,是解题的关键。首先要弄清速度的矢量性。动量守恒定律公式mtu1+m2v2=mv1+mv2是一个矢量式,应用时要选取正方向,凡是与正方向相同的速度取正值,凡是与正方向相反的速度取负值。其次要弄清速度的参照物。只有碰撞前后的速度都对应同一参照物时,才能把它们代人公式中。第三,要注意等式左边两个速度是碰撞前同一瞬时的速度,等式右边两个速度是碰撞后同一瞬时的速度。第四,要注意碰撞后的速度所能发生的实际意义。比如说当两个物体碰撞后运动方向相同时,后面物体速度不可能大于前面的速度。再比如当两个小球沿同一直线相向运动发生碰撞后,两球的速度方向不可能跟它们碰撞前各自的速度方向相同。因此,如果求解的速度不符合实际意义,那么这个结果就应舍去。

四、动能问题

碰撞过程中系统的动量守恒,但动能不一定守恒。碰撞后系统的动能不可能增加故碰撞后系统的动能存在上限(最大值)。在理想的弹性碰撞(碰撞后物体的形状又恢复成碰撞前物体的形状)中,系统的动能守恒,碰撞后系统动能的最大值等于碰撞前系统的动能。但是,我们还必须弄清楚碰撞后系统的动能有一个下限(最小值)。如果物体碰撞后粘在一起以共同速度u运动,那么这种碰撞(称为完全非弹性碰撞)系统损失的动能最多,碰撞后系统的动能有最小值,对两个物体碰撞而言,这个最小值为1/2(m,+m2)u2,式中u为两个物体碰撞后的共同速度。

总之,在求解碰撞习题时,既要考虑碰撞的基本规律,又要从问题的实际出发进行全面细致的分析,无论何种碰撞,只要在平地上发生,都不会发生第二次碰撞,都不会翻越对方。认识和掌握上述内容,必为解决碰撞问题打下良好基础,以避免错解。

爆炸现象(包括反冲现象)多是相互作用的内力为变力,相互作用的时间极短,相互作用的内力远大于系统所受的外力,都有其他形式的能(弹性势能、化学能)转化为系统的动能,故系统动能增加了。表面上看,它与碰撞现象不同,但却都遵守动量守恒定律、能量守恒定律,不过爆炸问题是没有动能守恒情况的。对于原来一分为二的爆炸现象(还包括原子核衰变,弹簧弹开两物体,人在车上突然向一方跳出)都具有以下共同特点,两部分动量大小相等,方向相反,速度与质量成反比,动能与质量成反比,系统质心动量为零,其他形式的能转化为机械能的多少等于两部分末动能之和。

(作者单位:河南省清丰县第一高级中学)

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