从碰撞问题谈起.ppt

从碰撞问题谈起 主讲人 姜伟清华大学 自我介绍姜伟 清华大学大一本科工业工程系 毕业于河北衡水中学 曾获河北省物理竞赛一等奖 高考取得省二十四名 希望能与大家共同学习一起进步 物理中的碰撞 动量守恒 一个系统不受外力或所受外力之和为零时 这个系统动量保持不变 1 对象为一个系统 内力等值出现 不改变系统的总动量 v1 v2 U1 U2 F1 F2 其中F1 F2且二者方向相反 在碰撞的 注意时间很小 时间里二者对两球的冲量等大反向 所以系统动量守恒 无摩擦 2 系统所受外力远小于内力且作用时间很短 此种情况为合理的近似 主要应用于打击碰撞问题 v1 U1 U2 F1 F2 V2 例如考虑有摩擦的情况 碰撞时 两球还受摩擦力但相对撞击力很小 在列动量定理式时可忽略 则动量依旧守恒 3 系统在某一方向上合外力为零 动量在该方向守恒 g v2 v1 水平方向动量守恒 考虑竖直方向 m2 m1 碰撞 碰撞 完全弹性碰撞 非完全弹性碰撞 完全非弹性碰撞 其他情况的碰撞 碰撞意义广泛 不一定直接接触 钢球碰撞 子弹入沙袋 核子轰击原子 正离子俘获电子等此外 好多看似不是碰撞的问题在特定情况下可以处理为碰撞 利用动量守恒可以使问题简化 现研究最简单的情况 U1 U2 V2 V1 m1 m2 无摩擦 根据动量守恒定律又有机械能守恒 推导可得 了解 了解 推导可得两组解 相对接近速度等于相对远离速度 了解 了解 1 如果m1 m2 则u1 v2 u2 v1即两球交换速度 2 如果m1 m2 或 这一组解有什么意义吗 暂且不作讨论 非完全弹性碰撞 动量守恒 动能有损失 于是可得到 即相对接近速度大于相对远离速度 例题部分 1 光滑水平面上质量为m1的木块以的速度v1撞向速度为v2的m2 m2左端带有弹簧 分别求弹簧压缩最大时和两木块完全弹开时的速度 m1 m2 v1 v2 解 弹簧压缩最大时 两木块具有相同的速度 由系统动量守恒得解得 在整个过程中两木块构成的系统满足动量守恒和机械能守恒于是 解得答 略 2 如图所示 光滑水平面上质量为m1的小球以v1的速度冲向静止的光滑的m2物体 该物体与地面间以及最高处视为光滑过渡 最高处水平且高度为h 求二者相互作用之后各自的速度 v1 m1 m2 分析 关键是能否越过最高点 怎样判断 利用临界情况 之后利用动量守恒和机械能守恒便可迎刃而解 你有思路了吗 解 当木块刚好能够到达的最高点时 则此时二者具有相同的速度 该过程中对系统由动量守恒可得 由机械能守恒得 解得 若m1越过m2 若m1不能越过m2 在两种情况下 整个过程中 系统都满足水平方向动量守恒与机械能守恒你会去解这个方程吗 此题中v2 0这样一来是不是可以节省很多时间 考场上时间就是生命啊 上式方程等效于 最后解得或 分别分析两组解的意义 3 质量为m2物块B在光滑水平横轨上可做水平运动 质量为m1的小球A沿某侧滑轨以速度v向B撞去 求A分别到达C D点时二者的速度 B v C D 4 A B两物块质量分别为m 2m 二者出速度分别为2v v 相撞后二者的速度可能值为 多项选 v 2m m 2v BC 让我们来看一下怎末解决它 第一招 动量守恒立刻排除A第二招 能量关系 分析 第三招 联系实际排除D 统观这次课程 解决所有问题 虽然我们只用到了动量定理 机械能守恒两个规律 大家应该已经体会到了其中的无穷变化 物理问题的关键