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变换视角谈碰撞 统一模型巧解题

2021-09-27胡永琰

数理化解题研究 2021年25期
关键词:物理模型

胡永琰

(福建省上杭县第一中学 364200)

一、即时碰撞

对于“碰撞”这部分内容,高中教材主要是讲一维的正撞,从正碰中能量的观点进行分类:弹性正碰、非弹性正碰以及完全非弹性正碰.碰撞时,相互作用时间极短,内力远大于外力,因此满足系统动量守恒.如图1所示:整个碰撞过程可以拆分为“接近过程”和“分离过程”.在教学中,应该认真引导学生剖析碰撞过程,强化物理过程分析,切忌死记硬背,唯有让学生深刻理解了碰撞现象的本质和特征,才能在各种碰撞情境中灵活处理相关问题.

图1

例1在光滑水平面上有两个相同的弹性小球A、B质量都为m, 现B球静止,A球向B球运动,发生碰撞,已知碰撞过程总机械能守恒,两球压缩最紧时的弹性势能为Ep,则碰撞前A球的速度?

评析此题重点考察碰撞过程的分析,显然,把A、B两球的碰撞拆分成“接近”和“分离”两个过程,不难发现,两球接近过程中A减速、B加速,当两球速度相等的时,系统的弹性形变最大,获得的弹性势能最大.由此应用能量和动量观点便可求解.此外,因为碰撞作用时间极短,笔者又把这种碰撞称为“即时碰撞”,相关归纳如下,此类碰撞也是学生最熟悉的,如图2.

图2

此类碰撞问题的解题策略:

(1)抓住碰撞的特点和不同种类碰撞满足条件,列出相应动量守恒和能量守恒方程求解.

(2)涉及“一动碰一静”模型,两物体发生弹性正碰的动量守恒和能量守恒方程如下:

m1v1=m1v1′+m2v2′

①

②

对于碰后的两球的速度,应熟记起来,可以在处理此……

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