碰撞类模型的拓展
1.“弹簧类”模型
模型特点 (1)两个或两个以上的物体与弹簧相互作用的过程中,若系统所受外力的矢量和为零,则系统动量守恒
(2)在能量方面,由于弹簧形变会使弹性势能发生变化,系统的总动能将发生变化;若系统所受的外力和除弹簧弹力以外的内力不做功,系统机械能守恒
(3)弹簧处于最长(最短)状态时两物体速度相等,弹性势能最大,系统动能通常最小(完全非弹性碰撞拓展模型)
(4)弹簧恢复原长时,弹性势能为零,系统动能最大(弹性碰撞拓展模型,相当于碰撞结束时)
2.“子弹打木块”“滑块—木板”模型
模型特点:(1)若子弹未射穿木块或滑块未从木板上滑下,当两者速度相等时木块或木板的速度最大,两者的相对位移(为子弹射入木块的深度或滑块相对木板滑动的距离)取得极值(完全非弹性碰撞拓展模型)
(2)系统的动量守恒,但机械能不守恒,摩擦力与两者相对位移的乘积等于系统减少的机械能
(3)根据能量守恒定律,系统损失的动能,
可以看出,子弹(或滑块)的质量越小,木块(或木板)的质量越大,动能损失越多
(4)该类问题既可以从动量、能量角度求解,相当于完全非弹性碰撞拓展模型,也可以从力和运动的角度借助图像求解
3.“光滑圆弧轨道+滑块(小球)”模型
(1)最高点:m与M具有共同水平速度v共。系统水平方向动量守恒,
其中h为滑块上升的最大高度,不一定等于圆弧轨道的高度(完全非弹性碰撞拓展模型)
(2)最低点:m与M分离点。水平方向动量守恒,
4.悬绳模型
悬绳模型(如图所示)与模型3特点类似,即系统机械能守恒,水平方向动量守恒,解题时需关注物体运动的最高点和最低点。
5.处理碰撞类模型的方法技巧
(1)“弹簧类”模型的解题思路
①系统的动量守恒。
②系统的机械能守恒。
③应用临界条件:两物体共速时,弹簧的弹性势能最大。
(2)“滑块—木板”模型的解题思路
①系统的动量守恒。
②在涉及滑块或木板的运动时间时,优先考虑用动量定理。
③在涉及滑块或木板的位移时,优先考虑用动能定理。
④在涉及滑块与木板的相对位移时,优先考虑用系统的能量守恒。
⑤滑块与木板不相对滑动时,两者达到共同速度。
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