高中物理:理解各种碰撞的含义
学习物理首先要清晰理解各种概念,计算倒在其次。对物理中出现的各种名词术语,要做到像对“男女老少”理解得那样清晰明确。
高中物理中,常常见到碰撞前面带着各种定语:弹性碰撞,非弹性碰撞,对心碰撞,弹性对心碰撞等等。
需要透彻理解这些词语的含义。
碰撞的含义:只要发生碰撞,碰撞前后系统(如果是两个物体碰撞,系统就是这两个物体)的动量守恒。
弹性碰撞与非弹性碰撞的含义:对有些碰撞过程,碰撞前后系统的动能不守恒(动能减小,减小的部分转化为其它形式的能量),对另一些碰撞过程,碰撞前后系统的动能守恒。为了区分这两类不同的碰撞过程,把后一类碰撞称为弹性碰撞,把前一类碰撞称为非弹性碰撞。
对心碰撞的含义:注意动能是标量,但动量是矢量。一般情况下,碰撞前后物体的速度以及动量会沿着不同的直线。
比如下面这个图:小球A与B发生碰撞。碰撞前,两个小球的动量都是沿着(图中的)水平方向,但是注意发生碰撞时两个小球中心的连线方向,这个方向并不是沿着水平方向。
为什么要关注发生碰撞时,两个小球中心连线的方向?因为,发生碰撞期间,小球之间的作用力是沿着它们中心之间的连线。
这图中,由于碰撞时小球之间的作用力不是沿着水平方向,从而存在(图中的)竖直方向的分量,小球动量沿竖直方向的分量要发生变化(碰撞前小球动量沿竖直方向的分量都为零),所以碰撞后,小球的运动方向偏离水平方向。
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对这种情况的分析当然比较复杂。
下面这种情况则比较简单:①碰撞前,两个小球的动量沿同一直线(或其中一个小球静止);②发生碰撞时,两个小球中心的连线与前一直线重合。
这种情况下,碰撞前后,两个小球的动量(共4个值)都沿着同一条直线,运动是一维的,分析起来比较简单。把这种碰撞称为对心碰撞,也叫做正碰。
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对心碰撞当然是非常特殊的情况(要满足上面所说的两个条件。这两个条件只要有一个不满足,就无法发生对心碰撞)。比如,给你两个小球,你很难让它们发生严格的对心碰撞。
(文中图片用的是物理书中的图片)
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