动量守恒补充问题:常见的几类碰撞模型

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相互作用的两个物体在很多情况下皆可当作碰撞处理.对相互作用中两物体相距恰“最近”、“最远”或恰上升到“最高点”等一类临界问题,求解的临界条件都是“速度相等”,相当于完全非弹性碰撞模型.具体分析如下:

模型1:在图中,光滑水平面上的A物体以速度v去撞击静止且一端带有弹簧的B物体,A、B两物体相距最近时,两物体速度必定相等,此时弹簧最短,其压缩量最大,弹性势能最大.

由动量守恒定律和机械能守恒定律可得

模型2:在下图中,质量为M的滑块静止在光滑水平面上,滑块的光滑弧面底部与桌面相切,一个质量为m的小球以速度v0向滑块滚来,设小球不能越过滑块,则小球到达滑块上的最高点时(即小球的竖直速度为零),两物体的速度必定相等(方向水平向右).

水平方向动量守恒并且物体系统内机械能守恒

模型3:如图所示,物体A以速度v0滑上静止在光滑水平面上的小车B,当A在B上滑行的距离最远时(设车足够长),A、B两物体相对静止,A、B两物体的速度必相等。

Q为发热量,如滑动摩擦力为f,A、B相对位移为l则Q=fl

名称

比较项目

爆 炸

碰 撞

相同点

过程特点

都是物体间的相互作用突然发生,相互作用的力为变力,作用时间很短,平均作用力很大,且远大于系统所受的外力,所以可以认为碰撞、爆炸过程中系统的总动量守恒.

过程模型 由于碰撞、爆炸过程相互作用的时间很短,作用过程中物体的位移很小,一般可忽略不计,因此可以把作用过程看做一个理想化过程来处理,即作用后物体仍从作用前瞬间的位置以新的动量开始.
能量情况 都满足能量守恒,总能量保持不变
不同点 动能情况 有其他形式的能转化为动能,动能会增加 弹性碰撞时动能不变,非弹性碰撞时动能要损失,动能转化为内能,动能减少

特别提醒 

(1)在碰撞过程中,系统的动量守恒,但机械能不一定守恒.

(2)在爆炸过程中,系统的动量守恒,机械能一定不守恒.

(3)宏观物体碰撞时一般相互接触,微观粒子的碰撞不一定接触,但只要符合碰撞的特点,就可认为是发生了碰撞,可以用动量守恒的规律分析求解.

如图所示,有两个质量相同的小球A和B(大小不计),A球用细绳吊起,细绳长度等于悬点距地面的高度,B点静止放于悬点正下方的地面上.现将A球拉到距地面高度为h处由静止释放,摆动到最低点与B球碰撞后粘在一起共同上摆,则它们升起的最大高度为    (  ).

参考答案:C

解析:将过程 分段处理.A球由释放到摆到最低点的过程做的是圆周运动,应用动能定理可求出末速度,

A、B的碰撞过程符合动量守恒:

mv1=(m+m)v2,

对A、B粘在一起共同上摆的过程应用机械能守恒,

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