隋浩

摘 要：能夠對所研究對象的狀態(tài)及其所遵循的物理規(guī)律進行科學分析和運用是我們學習物理這門課程的本質。通過在理論上對研究對象進行分析探索，進而能夠在實踐中運用，解決客觀實際中的問題。在我們學習碰撞知識時，要以動量原理和動量守恒定律為基礎進行分析探索，要將碰撞過程的核心要點準確掌握，了解碰撞模型的特點和臨界條件。

關鍵詞：高中物理;碰撞問題

一、動量原理、動量守恒定律及分析碰撞問題的原則

在經典力學中，按牛頓自己提出的牛頓第二運動定律的表達形式，力F是動量mv對時間t的微商（導數）。也就是說，在任意瞬時，物體動量的時間變化率，在量值上等于這一瞬時作用在物體上的合外力，而且動量的時間變化率的方向和合外力的方向相同。由此，物體在運動過程中，物體所受合外力的沖量，等于這物體動量的增量。這就是關于一個物體的動量原理。通常，把幾個相互作用著的一組物體稱為系統(tǒng)。系統(tǒng)內各物體總動量的增量等于合外力，系統(tǒng)各物體之間的內力不會引起系統(tǒng)總動量的變化。在系統(tǒng)內各物體相互作用的過程中，如果系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為零，那么系統(tǒng)的總動量保持不變。這是關于系統(tǒng)的動量守恒定律。

碰撞問題及相關的物體運動過程有時比較抽象，也比較復雜，因此我們要牢牢把握題目中的核心要義，準確地梳理出解題思路。在解決物理碰撞類問題時，我們一般要遵守一些關鍵的分析原則：第一，碰撞時間的瞬時性，也就是說我們可以將物體碰撞的時間看成是極其短暫，系統(tǒng)的狀態(tài)、物體的位移還不能被外力所改變。第二，由于系統(tǒng)內物體相互作用沖力極大，其他的作用力相對說來比較小，可以忽略不計，所以系統(tǒng)遵循動量守恒定律;第三，在物理規(guī)律下的系統(tǒng)的能量是不會憑空產生的，所以物體碰撞時物體的動能不增加，并且在非彈性碰撞的過程中，系統(tǒng)動能必然減少。

二、對彈性碰撞的分析

中學所學物理模型是比較理想化，且具有代表性。高中物理中常見的模型就是彈性碰撞。我們在處理此類模型的問題時，相對說來也比較簡單。如果我們所研究的對象在碰撞瞬間的動能沒有減少，那么這就是彈性碰撞。拿小球來說，如果想要小球在碰撞中的動能沒有減少，那么小球就需要滿足彈性碰撞模型的條件，也就是說小球具有使自己恢復形變的能力，碰撞后恢復到原來的樣子，而且在這過程中不牽涉到其他能量的轉化。研究過去高考中的彈性碰撞真題發(fā)現(xiàn)都是包含許多知識點的綜合題型。對于這類問題，應是區(qū)分物體相互作用的過程，排除無關的“干擾”，必要時反復構建相互作用的系統(tǒng)，運用動量守恒定律、能量守恒定律和其他必要知識。

三、對非彈性碰撞和完全非彈性碰撞的分析

物體因為碰撞而發(fā)生形變，并且碰撞后物體暫時不能恢復到原來的樣子，這就是非彈性碰撞。例如鍛打、打樁。在非彈性碰撞時物體的動能轉化成其他的能量或作功，動能沒有守恒。完全非彈性碰撞，兩物體具有相同的速度，損失更多的動能。因此，能量守恒定律并不適用于非彈性碰撞和完全非彈性碰撞，而只能根據動量守恒定律來求解非彈性碰撞和完全非彈性碰撞的問題。

例：如下圖所示，A，B兩物體質量都為m，以V0的速度在光滑水平面運動，且二者之間用一輕彈簧連接，圖中的彈簧處于平衡位置。C為該平面上的另一物體，其質量為m0，在A，B運動過程中，B與C碰撞后粘合在一起運動。試分析系統(tǒng)接下來的運動狀態(tài)。（2m <m0）

解析：根據題意，物體C的質量是比較大的。在物體B，C發(fā)生碰撞后，就緊貼在一起運動。在B，C碰撞后彈簧發(fā)生了形變，并且不能夠恢復原形，所以是非彈性碰撞，系統(tǒng)一部分動能逐漸轉化成彈簧的彈性勢能。其穩(wěn)態(tài)是彈簧發(fā)生最大形變，具有最大彈性勢能，ABC物體處于勻速直線運動狀態(tài)。此時，三個物體的動能與彈簧彈性勢能之和等于碰撞后漸態(tài)開始時物體A（此時速度仍為V0）與物體B、C的動能和。要定量解出碰撞后物體B、C的初速度，運用動量守恒;解出物體A、B、C穩(wěn)態(tài)速度，也運用動量守恒。

四、對碰撞問題解題方法歸納

在解決碰撞問題時，我們在解題過程中運用的知識有以下幾種：（1）動量守恒定律;（2）運用動能的關系;（3）碰撞后物體的速度關系;（4）利用碰撞模型特點。

五、結語

從以上對物體碰撞問題分析我們可以看出，在解決這類問題時要學會建立相應的物理模型，然后對物體在碰撞中發(fā)生的變化進行分析，常用的方法有動量關系，動能乃至機械能關系以及速度關系。對含有碰撞內容的綜合題型，必要時應追溯到動量原理。對基本的方法我們要能夠充分理解和掌握，這樣，學習這部分內容才會更加有效。

參考文獻：

[1] 孔令明，張東壁.求解碰撞問題應注意的幾個方面[J].物理教學，1991（11）.

[2] 康佑民.研究碰撞問題新思路[J].中學教學參考，2014（35）.

[3] 錢天龍.處理碰撞問題三絕招[J].中學生數理化（高二版），2007（Z1）.