|
第一节，A碰撞B后，A停止运动，B可以摆到与A释放位置相等的高度，当然，这里有一个前提，A、B质量相等。从动量的角度来讲，碰撞过程中系统动量守恒。但若从能量角度分析，会有什么情况呢？这个事例中，碰撞前后，系统动能保持不变。第二个实验中，两小球质量不等，碰撞过程系统动量守恒，但碰撞前后系统的动能是否相等呢？第三个实验可以进一步去验证第二个实验中提出的问题。测物体质量，测物体碰撞前后的速度。也就是通过数据说话。能发生碰撞，碰撞前必有v1>v2，两物体发生相互作用，m1减速，m2加速，关键需要理解：虽然m1减速，m2加速，只要m1速度还大于m2，两物体就处于相互挤压靠近的过程。这样的挤压过程一直持续到两物体速度相等，此时两物体形变量最大。若两物体之间的形变属于极端的、理想化的塑性形变，那碰撞过程至此结束，动能必然损失，转化为内能。若两物体的材质为弹性材料，则两物体挤压过程中，动能不断地转化为两球的弹性势能，至速度相等时，系统的弹性势能最大，动能最大，由于是弹性材料，挤压过程中储存的弹性势能在两物体速度相等后，又转化为两物体的动能，m1继续减速，当然也有可能减为零后反向加速，m2继续加速，直到两物体分离。在这个碰撞过程中，系统的动量始终未变，这是由系统受力决定的。至于系统的动能，在挤压过程中，动能减少，弹性势能增加，由能量守恒定律分析得知，在释放弹性势能阶段，系统弹性势能减少，系统的动能增加。从碰撞开始两物体接触，到碰撞结束两物体分离，只有弹力这一保守力做功，系统的机械能守恒。解方程挺费劲，但一定要亲自多解几次。结果很有规律，解到熟练时，结论就可灵活运用。对于好多事例，就可比较轻松地得出结论。比如质量相等的碰撞、质量差别相当大的碰撞，就可通过理论分析理解实验或事实结果。教材中的事例，是这组方程结果的简单应用。以上两种分析都属于极端情况，一种是挤压到两物体速度相等时碰撞过程就彻底结束了，这种材质的物体，形变不会有一丁点的恢复，现实中是不存在的；另一种是两物体的材质弹性特好，好到能完全恢复，这也是比较绝对的。现实中的碰撞应该介于两者之间。对于以上两种极端的碰撞，又有专业的术语来进行描述。前面的因为碰撞过程中动能损失最大，所以命名为完全非弹性碰撞，名字比较贴切，完全是非弹性的，挤成什么形状就是什么形状，一点也不恢复，妥妥的软蛋一个。对于挤压形变完全恢复的碰撞，对比前一种，就命名为完全弹性碰撞了。这样命名我觉得是比较贴切的，可官方不这么命名，而是命名为弹性碰撞，不过在具体解决问题时，都要详细说明何为弹性碰撞。完全弹性碰撞是个难点，碰撞过程比较复杂，两个物体分分合合，动能、势能变来变去，细节分析需要细心。总得一个感觉，过程复杂的问题，解决起来需要考虑的因素相对就多，这也是万事万物的常态吧。两种碰撞过程的分析，只是提供了一种分析碰撞问题的思路，从牛顿运动定律和能量转化角度去分析，相当于力学三剑客华山论剑，牛顿运动定律、能量、动量全要运用到位，才能对此类问题做出正确的分析。切莫记结论，什么碰撞过程不增加机械能，碰撞结束后，后边物体速度必不大于前面物体的速度，凡此种种，不针对具体问题进行具体分析就轻易下结论的，多属于勤于记结论而懒于运用所学分析、推理。试举两例说明一下，若碰撞前两物体接触面上有安全剂量内的烈性炸药呢？碰撞后的两物体动能一定比碰前少？不一定吧。若是子弹打木块类的“碰撞”，子弹完全可以打穿木块呀，打穿后速度就可以比木块大呀。碰撞问题是力学中的综合类大问题，需要综合运用力学规律来解决，必须熟悉力学规律，针对具体问题才能熟练运用。
|
