隋浩

　　

　　摘 要：能够对所研究对象的状态及其所遵循的物理规律进行科学分析和运用是我们学习物理这门课程的本质。通过在理论上对研究对象进行分析探索，进而能够在实践中运用，解决客观实际中的问题。在我们学习碰撞知识时，要以动量原理和动量守恒定律为基础进行分析探索，要将碰撞过程的核心要点准确掌握，了解碰撞模型的特点和临界条件。

　　关键词：高中物理;碰撞问题

　　一、动量原理、动量守恒定律及分析碰撞问题的原则

　　在经典力学中，按牛顿自己提出的牛顿第二运动定律的表达形式，力F是动量mv对时间t的微商（导数）。也就是说，在任意瞬时，物体动量的时间变化率，在量值上等于这一瞬时作用在物体上的合外力，而且动量的时间变化率的方向和合外力的方向相同。由此，物体在运动过程中，物体所受合外力的冲量，等于这物体动量的增量。这就是关于一个物体的动量原理。通常，把几个相互作用着的一组物体称为系统。系统内各物体总动量的增量等于合外力，系统各物体之间的内力不会引起系统总动量的变化。在系统内各物体相互作用的过程中，如果系统不受外力或所受外力的矢量和为零，那么系统的总动量保持不变。这是关于系统的动量守恒定律。

　　碰撞问题及相关的物体运动过程有时比较抽象，也比较复杂，因此我们要牢牢把握题目中的核心要义，准确地梳理出解题思路。在解决物理碰撞类问题时，我们一般要遵守一些关键的分析原则：第一，碰撞时间的瞬时性，也就是说我们可以将物体碰撞的时间看成是极其短暂，系统的状态、物体的位移还不能被外力所改变。第二，由于系统内物体相互作用冲力极大，其他的作用力相对说来比较小，可以忽略不计，所以系统遵循动量守恒定律;第三，在物理规律下的系统的能量是不会凭空产生的，所以物体碰撞时物体的动能不增加，并且在非弹性碰撞的过程中，系统动能必然减少。

　　二、对弹性碰撞的分析

　　中学所学物理模型是比较理想化，且具有代表性。高中物理中常见的模型就是弹性碰撞。我们在处理此类模型的问题时，相对说来也比较简单。如果我们所研究的对象在碰撞瞬间的动能没有减少，那么这就是弹性碰撞。拿小球来说，如果想要小球在碰撞中的动能没有减少，那么小球就需要满足弹性碰撞模型的条件，也就是说小球具有使自己恢复形变的能力，碰撞后恢复到原来的样子，而且在这过程中不牵涉到其他能量的转化。研究过去高考中的弹性碰撞真题发现都是包含许多知识点的综合题型。对于这类问题，应是区分物体相互作用的过程，排除无关的“干扰”，必要时反复构建相互作用的系统，运用动量守恒定律、能量守恒定律和其他必要知识。

　　三、对非弹性碰撞和完全非弹性碰撞的分析

　　物体因为碰撞而发生形变，并且碰撞后物体暂时不能恢复到原来的样子，这就是非弹性碰撞。例如锻打、打桩。在非弹性碰撞时物体的动能转化成其他的能量或作功，动能没有守恒。完全非弹性碰撞，两物体具有相同的速度，损失更多的动能。因此，能量守恒定律并不适用于非弹性碰撞和完全非弹性碰撞，而只能根据动量守恒定律来求解非弹性碰撞和完全非弹性碰撞的问题。

　　例：如下图所示，A，B两物体质量都为m，以V0的速度在光滑水平面运动，且二者之间用一轻弹簧连接，图中的弹簧处于平衡位置。C为该平面上的另一物体，其质量为m0，在A，B运动过程中，B与C碰撞后粘合在一起运动。试分析系统接下来的运动状态。（2m <m0）

　　解析：根据题意，物体C的质量是比较大的。在物体B，C发生碰撞后，就紧贴在一起运动。在B，C碰撞后弹簧发生了形变，并且不能够恢复原形，所以是非弹性碰撞，系统一部分动能逐渐转化成弹簧的弹性势能。其稳态是弹簧发生最大形变，具有最大弹性势能，ABC物体处于匀速直线运动状态。此时，三个物体的动能与弹簧弹性势能之和等于碰撞后渐态开始时物体A（此时速度仍为V0）与物体B、C的动能和。要定量解出碰撞后物体B、C的初速度，运用动量守恒;解出物体A、B、C稳态速度，也运用动量守恒。

　　四、对碰撞问题解题方法归纳

　　在解决碰撞问题时，我们在解题过程中运用的知识有以下几种：（1）动量守恒定律;（2）运用动能的关系;（3）碰撞后物体的速度关系;（4）利用碰撞模型特点。

　　五、结语

　　从以上对物体碰撞问题分析我们可以看出，在解决这类问题时要学会建立相应的物理模型，然后对物体在碰撞中发生的变化进行分析，常用的方法有动量关系，动能乃至机械能关系以及速度关系。对含有碰撞内容的综合题型，必要时应追溯到动量原理。对基本的方法我们要能够充分理解和掌握，这样，学习这部分内容才会更加有效。

　　参考文献：

　　[1] 孔令明，张东壁.求解碰撞问题应注意的几个方面[J].物理教学，1991（11）.

　　[2] 康佑民.研究碰撞问题新思路[J].中学教学参考，2014（35）.

　　[3] 钱天龙.处理碰撞问题三绝招[J].中学生数理化（高二版），2007（Z1）.