中国学术文献网络出版总库

刊名: 基础教育课程
主办: 教育部基础教育课程教材发展中心
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1672-6715
CN: 11-5187/G
邮发代号: 80-447
投稿邮箱:jcjykczz@163.com

历史沿革:
现用刊名:基础教育课程
曾用刊名:中小学图书情报世界
创刊时间:1993

碰撞前后动量(或速度)可能值的讨论方法

【作者】 王春花

【机构】 河北省宽城满族自治县第一中学

【摘要】
【关键词】
【正文】
  在处理碰撞问题时,如果题目要求讨论碰撞前后物体的动量(或速度)的可能值,我们一般是依据碰撞过程中遵守的下面几个规律来进行分析、讨论。
  第一,碰撞过程中,系统的总动量守恒。碰撞的特点是物体间的相互作用力为变力,作用时间极短,作用力很大,且远远大于系统所受外力,故系统的动量守恒。
  第二,碰撞前后系统的总动能不可能增加。如果是弹性碰撞,碰撞前后系统的总动能不变;如果是非弹性碰撞,则有部分动能转化为内能,系统的总动能减少。其中,碰撞后两物体结合为一体(完全非弹性碰撞)的情形,损失的动能最多。
  第三,碰撞前后两物体的运动状态要合理。碰撞过程的发生必须符合客观实际,例如:(1)甲物体追上乙物体并发生碰撞,碰前甲的速度必须大于乙的速度;碰后甲的速度较碰前减小,而乙的速度较碰前增大。(2)甲物体与乙物体碰撞后,如果它们同向运动,则前面物体的速度必须大于或等于后面物体的速度。
  例1  质量相等的a、b两球在光滑的水平面上沿同一直线、同一方向运动,a 球的动量是7kg·m/s,b球的动量是5 kg·m/s。当a 球追上b球时发生碰撞,则碰撞后a、b两球的动量的可能值是(    )
  (A)  pa=6 kg·m/s     pb=6 kg·m/s       (B) pa=3 kg·m/s      pb=9 kg·m/s  
  (C)  pa=-2kg·m/s    pb=14kg·m/s      (D) pa= -4 kg·m/s   pb=17 kg·m/s 
  解析  根据碰撞前后系统的动量守恒p1 + p2 = p1/+ p2/验证,(A)、(B)、(C)三种情况皆有可能 ,而(D)选项错误(不可能);从碰撞前后系统总动能的变化看,总动能只可能守恒或减少,不可能增加,由EK1+EK2≥EK1/+EK2/即   可验证出只有(A)可能,故正确答案为(A)。
  例2  如图所示,光滑水平面上A、B两小球沿同一方向运动,A球的动量为8 kg·m/s,B球的质量为2 kg ,速度为6 m/s。已知两球相碰后,     
A球的动量减为原来的一半,方向与原方向一致。求:
  (1)碰撞后B球的速度变为多大?            
  (2)碰撞前A球速度的可能范围(结果保留两位有                  效数字)。
  解析   由题意可知,碰撞前A球的动量pA=8 kg·m/s,B球的质量为mB=2 kg ,速度为vB=6 m/s;碰撞后 A球的动量pA/=pA= 4 kg·m/s。
(1) 设碰撞后B球的速度为vB/,根据动量守恒定律,得
     pA+mBvB=pA/+mBvB/  
     代入数据,解得
      vB/=8 m/s
(2) 设A球的质量为mA,A球能追上B球并与之发生碰撞,则A球的速度vA满足
           vA=>vB=6 m/s
     所以,mA< ,代入数据,得 mA<kg          ①
     碰后两球同向运动,A球的速度vA/ 不能超过B球的速度vB/,即
         vA/ =≤ vB/=8m/s
     所以mA≥,代入数据,得 mA≥0.5kg             ②
     碰撞前后系统的动能不可能增加,所以有
        EkA+EkB≥EkA/+EkB/      即
        ≥
     代入数据,解得 mA≤kg                           ③
     综合分析①②③不等式,得  0.5kg≤mA≤kg          ④
     考虑到A球的初动量为 pA=mAvA=8 kg·m/s              ⑤
     
     联立④⑤式,解得  9.3 m/s≤vA≤16 m/s