几种典型的力学问题
复习要点1.“碰撞过程”的分析2.“人船模型”的研究3.“fd△EK”的运用
二、难点剖析
1.“碰撞过程”的分析(1)“碰撞过程”的特征“碰撞过程”作为一个典型的力学过程其特征主要表现在如下两个方面:第一,经历的时间极短,通常情况下,碰撞所经历的时间在整个力学过程中都是可以初忽略的;第二碰撞双方相互作用的内力往往是远大于来自外部物体的作用力(2)“碰撞过程”的规律正是因为“碰撞过程”所具备的“作用时间短”和“外力很小”(甚至外力为零)这两个特征,才使得碰撞双方构成的系统在碰撞前后的总动量遵从守恒定律,即m1υ1m2υ2m1u1m2u2(3)“碰撞过程”的分类。按照形变恢复情况划分:碰撞过程中所产生的形变能够完全恢复的称为弹性碰撞;碰撞过程中所产生的形变不能够完全恢复的称为非弹性碰撞;碰撞过程中所产生的形变完全不能够恢复的称为完全非弹性碰撞。按照机械能损失的情况划分:碰撞过程中没有机械能损失的称为弹性碰掸撞;碰撞过程中有机械能损失的称为非弹性碰撞;碰撞过程中机械能损失最多的称为完全非弹性碰撞。(4)“碰撞过程”的特例弹性碰撞作为碰撞过程的一个特例,它是所有碰撞过程的一种极端的情况:形变能够完全恢复;机械能丝毫没有损失。弹性碰撞除了遵从上述的动量守恒定律外,还具备:碰前、碰后系统的总动能相等的特征,即
1m1υ2
21
111m2υ22m1u12m1u12222
由此即可把弹性碰撞碰后的速度u1和u2表为u1
m1m22m2υ1υm1m2m1m2
2
fu2
2m1mm1υ12υm1m2m1m2
2
如对弹性碰撞的速度表达式进一步探讨,还会发现另一特征:弹性碰撞前,碰后,碰撞双方的相对速度大小相等,即u2-u1υ1-υ
2
完全非弹性碰撞作为碰撞过程的一个特别,它是所有碰撞过程的另一种极端的情况:形变完全不能够恢复;机械能损失达到最大。正因为完全非弹性碰撞具备了“形变完全不能够恢复”。所以在遵从上述的动量守恒定律外,还具德:碰撞双方碰后的速度相等的特征,即u1u2由此即可把完全非弹性碰撞后的速度u1和u2表为u1u2
m11m22m1m2
而完全非弹性碰撞过程中“机械能损失最大”的特征可以给出如下证明:碰撞过程中机械能损失表为△E
1111m1υ12m2υ22—m1u12—m2u222222
由动量守恒的表达式中得u2
1m1υ1m2υ2-m1u1m2
代入上式可将机械能的损失△E表为u1的函数为△E-
m1m1m22m1m11m2211u1u1m1υ12m2υ22222m2m2
1m1υ1m2υ2-r