從碰撞的特點(diǎn)判斷碰撞是否真實(shí)發(fā)生

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  動(dòng)量作為分析和處理動(dòng)力學(xué)問題的第三大重要工具,其簡(jiǎn)潔程度僅次于功能,遠(yuǎn)越于牛頓運(yùn)動(dòng)定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,位居中間。雖在高考改革中被放于選考內(nèi)容中,但由于其在對(duì)付動(dòng)力學(xué)問題的不可爭(zhēng)辯的地位,向來(lái)是選考命題中,選修3-5的炙熱考點(diǎn)。自07年山東高考獨(dú)立命題以來(lái),年年上鏡,極盡風(fēng)光,出題的模式基本都是動(dòng)量守恒定律的運(yùn)算,設(shè)置情境也幾乎鎖定在上生活中最常見的一種現(xiàn)象——碰撞之上。所以碰撞類問題的理解與把握至關(guān)重要。盡管博主所要講的判斷碰撞能否發(fā)生的問題,至今還沒有在山東高考中出現(xiàn)過(guò),但此類問題卻屬于學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中所遇到的一大難點(diǎn),出錯(cuò)率較高。此難點(diǎn)的突破,也是必會(huì)對(duì)同學(xué)們關(guān)于碰撞類問題的深入理解、把握起到深遠(yuǎn)的影響。

  一、認(rèn)清碰撞的特點(diǎn)

  1、從運(yùn)動(dòng)來(lái)看。碰撞的特點(diǎn)是,作用時(shí)間短,參于物體碰撞前后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化明顯;

  2、從受力來(lái)看。碰撞的特點(diǎn)是,碰撞過(guò)程中,系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用力“巨大”;

  3、從動(dòng)量守恒條件來(lái)看。碰撞的特點(diǎn)是,一是作用過(guò)程中,系統(tǒng)除相互內(nèi)力之外,根本不受外力,則系統(tǒng)動(dòng)量真正的守恒;二是即使在作用過(guò)程中,系統(tǒng)受到一定的外力,但與其相互的“巨大”內(nèi)力相比,往往都微不足道,可以忽略不計(jì)的,此是動(dòng)量可認(rèn)為近似的守恒。可見,在一般情況下,一切的碰撞均可認(rèn)為動(dòng)量是守恒的。

  二、把握判斷的依據(jù)

  看一個(gè)碰撞在實(shí)際中是否可以真實(shí)的發(fā)生,主要從三個(gè)方面,按一定的先后順序進(jìn)行,具體來(lái)講,可以分三步走:

  第一步,先看碰撞前后,系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒。依據(jù):所有的碰撞,無(wú)論是否受到外力作用,一般都認(rèn)為動(dòng)量是守恒的(真正守恒或近似守恒);前后動(dòng)量不能守恒的碰撞,在實(shí)際中是不能發(fā)生的;

  第二步,再看動(dòng)能是否增加。依據(jù):碰撞不同于爆炸和反沖,因?yàn)樵诒ㄟ^(guò)程中有炸藥化學(xué)能的釋放,在反沖過(guò)程中有其他能量的消耗,都存在其他能量向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化,也必然導(dǎo)致了前后機(jī)械能的增加。而在碰撞過(guò)程中,其他能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化是不能發(fā)生的,要發(fā)生也只能是機(jī)械能向其他能的轉(zhuǎn)化,即,碰撞過(guò)程中,機(jī)械能只會(huì)減少,絕不可能增加。又由于碰撞前后,系統(tǒng)的高度一般都是不變的,機(jī)械能的變化也就最終由動(dòng)能是否變化來(lái)體現(xiàn)了?傊痪湓,碰撞過(guò)程中,系統(tǒng)的動(dòng)能不可能增加。

  第三步,最后要看是否還存在相互作用力。既然是碰撞后的動(dòng)量,系統(tǒng)內(nèi)物體間就應(yīng)該是作用完畢,物體間就不能還擠壓在一起,繼續(xù)存在相互作用。具體體現(xiàn)為:一是碰撞后兩物體向同一方向運(yùn)動(dòng),則前面的物體速度不能小于后方物體;二是碰撞后兩物體向相反方向運(yùn)動(dòng),那只能是背道而馳,絕不可以對(duì)頭“頂!薄E鲎惨蠈(shí)際。

  三、熟悉典型的案例

  【典例一】

  分析:由第二步來(lái)看,D項(xiàng)碰撞后動(dòng)能增加,故可以排除;由第三步來(lái)看,A項(xiàng)中,球1、球2碰后,仍然都沿各自的原方向,繼續(xù)“頂!,肯定擠壓在一起,沒有分開,故不合實(shí)際,也應(yīng)排除掉,故本題應(yīng)選B、C兩項(xiàng)。

  【典型二】

  

      分析:由第一步,D項(xiàng)動(dòng)量不守恒,可以被排除;由第二步,C項(xiàng)動(dòng)能碰后有增加,也可以排除掉;由第三步,B項(xiàng),碰后,A、B兩球向同一方向走,B球在前,A球在后,而A球的速度大于前面B球的速度,故兩球仍然擠在一起,有相互作用,還沒有作用完畢,不合實(shí)際,也應(yīng)排除。故,本題答案應(yīng)為A項(xiàng)。

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