2018版物理选修3-5鲁科版:1-3 科学探究——一维弹性碰撞
2018版物理选修3-5鲁科版:1-3 科学探究——一维弹性碰撞第2页

(1)碰撞时间非常短,可以忽略不计.

(2)碰撞过程中内力往往远大于外力,系统所受外力可以忽略不计,所以系统的动量守恒.

2.三种碰撞类型

(1)弹性碰撞

动量守恒:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′

动能守恒:m1v+m2v=m1v1′2+m2v2′2

若v2=0,则有v1′=v1,v2′=v1

推论:质量相等,大小、材料完全相同的弹性小球发生弹性碰撞,碰后交换速度.即v1′=0,v2′=v1

(2)非弹性碰撞

动量守恒:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′

动能减少,损失的动能转化为内能

|ΔEk|=Ek初-Ek末=Q

(3)完全非弹性碰撞

动量守恒:m1v1+m2v2=(m1+m2)v共

碰撞中动能损失最多

|ΔEk|=m1v+m2v-(m1+m2)v

【例1】 大小、形状完全相同,质量分别为300 g和200 g的两个物体在无摩擦的水平面上相向运动,速度分别为50 cm/s和100 cm/s.

(1)如果两物体碰撞并粘合在一起,求它们共同的速度大小;

(2)求碰撞后损失的动能;

(3)如果碰撞是弹性碰撞,求两物体碰撞后的速度大小.

答案 (1)0.1 m/s (2)0.135 J

(3)0.7 m/s 0.8 m/s

解析 (1)取v1=50 cm/s=0.5 m/s的方向为正方向,

则v2=-100 cm/s=-1 m/s,

设两物体碰撞后粘合在一起的共同速度为v,

由动量守恒定律得m1v1+m2v2=(m1+m2)v,

代入数据解得v=-0.1 m/s,负号表示方向与v1的方向相反.

(2)碰撞后两物体损失的动能为

ΔEk=m1v+m2v-(m1+m2)v2=×0.3×0.52+×0.2×(-1)2-×(0.3+0.2)×(-0.1)2 J=0.135 J.