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第十六章动量守恒定律 第四节碰撞 一 弹性碰撞与非弹性碰撞 1 概念 碰撞中的相互作用力存在摩擦力或介质阻力 碰撞中有内能或其它形式能的产生 相互作用后 系统的动能减少 碰撞中的相互作用力是弹力 电场力 碰撞中只有物体间动能 势能的转化 相互作用前后 系统的动能保持不变 弹性碰撞 非弹性碰撞 完全非弹性碰撞 两个物体碰撞后结为一体 系统的动能减少最多 2 弹性碰撞研究 若m1 m2 可得v1 0 v2 v1 相当于两球交换速度 若m2 m1 则v1 v1 v2 0 若m1 m2 则v1 v1 v2 2v1 若m1 m2 则v1 0 且v2 一定大于0若m1 m2 则v1 0 且v2 一定大于0 3 非弹性碰撞 4 完全非弹性碰撞 2 非对心碰撞 碰撞前后物体不在同一条直线上运动 且碰撞后速度都偏离原来方向 也称为斜碰 二 对心碰撞与非对心碰撞 1 对心碰撞 碰撞前后物体在同一条直线上运动 也叫正碰 粒子散射后 速度方向向着各个方向 散射是研究物质微观结构的重要方法 卢瑟福做 粒子散射实验 提出了原子的核式结构学说 三 散射 微观粒子的碰撞 碰撞的规律 1 遵循动量守恒定律 2 能量不会增加 3 物体位置不突变 4 碰撞只发生一次 内力远大于外力 只有弹性碰撞的动能守恒 但速度可以突变 在没有外力的情况下 不是分离就是共同运动 例1 在光滑水平面上有两个相同的弹性小球a b 质量都为m 现b球静止 a球向b球运动 发生正碰 已知碰撞过程中总机械能守恒 两球压缩最紧时的弹性势能为ep 则碰前a球的速度等于 解 设碰前a球的速度等于v0 两球压缩最紧时的速度为v1 由动量守恒定律mv0 2mv1 由机械能守恒定律1 2 mv02 1 2 2mv12 ep c 例2 甲乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏 甲和他的冰车的总质量共为m 30kg 乙和他的冰车的总质量也是30kg 游戏时 甲推着一质量为m 15km的箱子 和他一起以大小为v0 2m s的速度滑行 乙以同样大小的速度迎面滑来 为了避免相撞 甲突然将箱子沿冰面推给乙 箱子到乙处时乙迅速把它抓住 若不计冰面的摩擦力 求甲至少要以多大的速度 相对于地面 将箱子推出 才能避免和乙相碰 解 由动量守恒定律 向右为正 对甲 乙和箱 m m m v1 m m m v0 对甲和箱 向右为正 m m v0 mv1 mvx 对乙和箱 mv0 mvx m m v1 vx 5 2m sv1 0 4m s 练习 用轻弹簧相连的质量均为m 2 的a b两物体都以v 6m s的速度在光滑的水平地面上运动 弹簧处于原长 质量m 4 的物体c静止在前方 如图所示 b
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