碰撞的特点及规律，本文主要内容关键词为：规律论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一.碰撞的特点
碰撞是物体间的一种重要的相互作用，碰撞有完全弹性碰撞（简称弹性碰撞）、完全非弹性碰撞、非弹性碰撞三种情况。不论哪种形式的碰撞，其特点均是：物体间的相互作用突然发生，作用持续的时间很短暂，因此可认为碰撞在瞬间完成。由此可知，碰撞应同时遵循以下四个规律。
二.碰撞的规律
规律一：遵循动量守恒定律
由于碰撞时间极短，导致物体间的相互作用力很大；外力的作用远小于物体之间的相互作用，可以忽略，所以碰撞过程动量守恒。
规律二：能量不会增加
在碰撞中，只有弹性碰撞的动能守恒，没有能量损失；而另外两种形式的碰撞过程中均有动能的损失；完全非弹性碰撞损失的动能最大。因此，碰撞过程中能量不会增加。
规律三：物体位置不突变
由于碰撞在瞬间完成，相互作用的物体的位移来不及变化，即物体位置不突变，但其速度（速度大小和方向）可突变。
规律四：碰撞只发生一次
在没有外力作用的情况下，两个物体之间无论发生哪种形式的碰撞，碰撞后不是分离（含反向分离和同向分离；若是同向分离，则后面运动的物体速度必小于前面运动的物体的速度），就是以共同的速度运动，但不会发生第二次碰撞。
三.例题分析
现结合碰撞现象的特点和规律分析几道高考题。
例1（1993年全国高考题）在质量为M的小车中挂有一单摆，摆球的质量为m[,0]，小车（和单摆）以恒定的速度v沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，碰撞的时间极短。 在此碰撞过程中，下列哪个或哪些说法是可能发生的。
A.小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别为v[,1]、v[,2]、v[,3]满足（M＋m[,0]）v＝Mv[,1]＋mv[,2]＋m0v[,3]
B.摆球的速度不变，小车和木块的速度变为v[,1]和v[,2]，满足M[,v]＝Mv[,1]＋mv[,2]
C.摆球的速度不变，小车和木块的速度都变为v＇，满足M[,v]＝（M＋m）v＇
D.小车和摆球的速度都变为v[,1]，木块的速度变为v[,2]，满足（M＋m[,0]）v＝（M＋m[,0]）v[,1]＋mv[,2]
解析 在小车和木块相碰的极短时间内，小车的位移可忽略，这样悬挂小球的细线仍维持竖直方向，小球在水平方向不受外力，故在这极短时间内小球的动量没有发生变化，所以选项A、D不对。而在这一过程中，小车和木块动量守恒，小车和木块的碰撞可能是一般的非弹性碰撞（碰后分开，速度不同），也可能是完全非弹性碰撞（碰后粘在一起运动，速度相同），所以选项B、C是正确的。
例2（1996年全国高考题）半径相等的两个球a和b， 在光滑水平面上沿一直线相向运动。若a球的质量大于b球的质量，碰撞前两球的动能相等，则碰撞后两球的运动状态可能是：
A.a球的速度为零而b球的速度不为零
B.b球的速度为零而a球的速度不为零
C.两球的速度均不为零
D.两球的速度方向均与原方向相反，两球的动能仍相等
解析 设碰撞前a、b两球的动量分别为p[,a]、p[,b]，由P[ 2] ＝2mE[,k]得P[,a]＞P[,b]，因而系统碰前总动量是与动量较大的a球的动量同向的。根据动量守恒定律，碰后系统的总动量方向仍与碰前a 球的动量同向。这样在碰后可能出现的情况有四种：（1）a、b两球都沿着a球碰前的方向运动，速度均不为零。因只能发生一次碰撞， 故有碰后a球速度小于b球的速度，选项C正确。（2）a、b均沿与碰前的原方向相反的方向运动，且P[,a]＇＜P[,b]＇。又m[,a]＞m[,b]，则E[,ka]＇＜E[,kb]＇，故选项D错误。（3）a球静止，速度为零，而b球沿着与其原方向相反的方向运动，速度不为零，选项A正确。（4）b球静止，a球运动，因只发生一次碰撞，则a球必沿与其原方向相反的方向运动， 则此时系统总动量方向与碰前a球的动量是反向的，故选项B错误。
例3 （1998年全国高考题）在光滑水平面上，动能为E[,0]、动量的大小为P[,0]的小钢球1与静止小钢球2发生碰撞，碰撞前后球1的运动方向相反。将碰撞后球1的动能和动量的大小分别记为E[,1]、P[,1]，球2的动能和动量的大小分别记为E[,2]、P[,2]，则必有
A.E[,1]＜E[,0]B.P[,1]＜P[,0]
C.E[,2]＞E[,0]D.P[,2]＞P[,0]
解析 碰前系统总动量的方向为碰前钢球1的运动方向，根据碰撞过程遵循动量守恒定律得知，碰后系统总动量方向不变。因碰后钢球1的运动方向与碰前运动方向相反，故钢球2碰后必沿钢球1碰前的运动方向运动。设碰撞前钢球1的运动方向为正方向，有P[,0]＝－P[,1]＋P[,2]，即P[,2]＝P[,0]＋P[,1]，得P[,2]＞P[,0]，选项D正确。又因碰撞过程中动能不会增加，有（E[,1]＋E[,2]）≤E[,0]，得E[,1]＜E[,0]，E[,2]＜E[,0]，故选项C错误，选项A正确。再根据p[2]＝2mE[,k]得P[,1]＜P[,0]，选项B也正确。
综上所述，在分析碰撞现象这类问题时，固然要用动量守恒定律来分析，然而，那些看似简单，却很重要，隐蔽性强的规律也要引起足够的重视。只有这样，才能全面地理解和掌握碰撞现象。
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