对几种碰撞现象的简单理解

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1、对几种碰撞现象的简单理解　　摘要：本文主要从碰撞的基本概念和基本知识入手，较详细的说明了碰撞过程中动量守恒规律　　关键词：碰撞；动量守恒；能量；速度　　【中图分类号】G633.7　　1.引言　　碰撞是物理学研究的重要对象，是物体之间短暂而强有力的相互作用[1]。由于碰撞过程物体之间相互作用的内力远大于外力，故符合动量守恒定律。碰撞过程常伴有能量和速度的变化，在天体碰撞中产生的巨大能量就是很好证明，气体分子碰撞改变速度进而符合一定的速率分布。　　碰撞可分为对心碰撞和非对心碰撞（斜碰撞）。对心碰撞是碰撞的理想模型，便于研究讨论，因

2、此理论主要以对心碰撞为主。根据碰撞过程速度变化和能量损失情况碰撞还可分为完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞和非完全弹性碰撞。不同形式的碰撞所包含的物理学规律解释不同的碰撞现象。　　涉及碰撞的现象很多。研究热现象时涉及分子原子间的碰撞；卢瑟福原子核式模型的发现与碰撞有关；天体之间的碰撞、车祸当然碰撞现象；查德威克发现中子就利用了完全非弹性碰撞。而这些现象碰撞过程的规律来解释，如用到碰撞过程的动量变化、能量变化以及力的作用。　　2.理论　　2.1对心碰撞4　　对心碰撞是指若两球碰撞前的速度矢量都沿着两球的连心线，则在碰撞后他们的速度矢量

3、也必然沿着两球连心线的方向的一类碰撞。碰撞过程力的作用方向也和速度方向在同一条直线上。对心碰撞是碰撞的理想模型，比较容易研究分析，下面主要讨论对心碰撞的基本规律，非对心碰撞和对心碰撞很相似可做类比。　　对心碰撞基本公式　　2.2完全弹性碰撞　　完全弹性碰撞是指碰撞前后质点系总动能不发生变化的碰撞，这也是一种理想情况，实际中只能近似达到。　　2.3其他的碰撞现象　　非完全弹性碰撞是指小球碰后彼此分开，而机械能又有一定损失的碰撞。非完全弹性碰撞介于完全非弹性碰撞和完全弹性碰撞之间，也是最常见的碰撞形式。　　3.实际应用举例　　理想

4、气体是热学的研究对象之一，而符合理想气体的条件必需是“分子之间及分子与容器壁之间的碰撞是完全弹性的”[2]。因此，很多热现象都与完全非弹性碰撞有关。胡克曾把气体压力归因于气体分子与器壁的碰撞，亦即容器中气体在宏观上施于器壁的压强，是大量气体分子对器壁不断碰撞的结果[3]。碰撞过程有力的作用，正是这种碰撞作用，气体对器壁产生压强。　　如果有大量相同的球粒子（分子）在完全弹4性的容器中运动，则粒子之间将发生碰撞，每次碰撞都会使速度变化。麦克斯韦认为：气体分子之间的大量碰撞不是导致像某些科学家所期望的使分子速度平均，而是呈现某一速度

5、的统计分布，所有速度都会以一定的几率出现。分子不断碰撞使分子的速度不可能整齐化一，从而它具有一定的分布[4]。因为碰撞过程总能量的没有改变，所以气体的内能就没有改变，分子的速度也不变。　　碰撞问题的研究，对于扩散、热传导和粘滞现象的讨论具有重要意义。气体的扩散、热传导等过程进行的快慢都取决于分子间相互碰撞的频繁程度。在粘性现象中通过分子相互碰撞，改变分子自身动量，来实现动量的输运过程。在热传导现象中通过碰撞实现能量从温度较高处传递向较低处。　　还有在车祸中会有强大的力的冲击，并伴有大量的能量损失，常常会出现车毁人亡的惨剧。若是

6、行走的人与高速的汽车相撞，人往往会飞出很远，因为车的质量远大于人的质量，那么根据动量守恒人的速度会发生巨大变化，同时伴有巨大的冲击力对人身生命造成巨大威胁。　　4.总结　　以上介绍了碰撞的概念、特点、分类及碰撞过程的基本规律。利用碰撞过程中的动量守恒、能量变化规律和质量对碰撞结果的影响，合理解释了理想气体的热传导现象、车祸的发生，同时还解释了碰撞在生活中的利用问题。　　参考文献　　[1]漆安慎，杜婵英.普通物理学教程力学第二版[M].北京：高等教育出版社，2005　　[2]李椿，章立源.热学第二版[M].北京：高等教育出版社，

7、20084　　[3]吴宗汉，周雨青.物理学史与物理学思想方法论[M].北京：清华大学出版社，2007　　[4]赵凯华，罗蔚茵.新概念物理教程热学[M].北京：高等教育出版社，1998　　[5]张瑞琨，谭树杰，陈敬全.物理学研究方法和艺术[M].上海：上海教育出版社，20014