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1、第3點 三點詮釋動量守恒定律
動量守恒定律是自然界中的一條普適規(guī)律,其表述為:物體在碰撞時,如果系統所受到的合外力為零,則系統的總動量保持不變.
下面從四個方面談談對動量守恒定律的理解:
一、動量守恒定律的研究對象
從動量守恒定律的表述中不難看出,其研究對象是由兩個或兩個以上的物體組成的系統.
二、動量守恒的條件
在定律表述中,明確提出了動量守恒的條件,即“系統所受到的合外力為零”.對守恒條件的掌握應注意其全面性:
1.嚴格的“守恒”條件
系統所受到的合外力為零.
2.“守恒”條件的外延
(1)當系統在某一方向上所受到的合外力為零時,則系統在這一方向上遵守動量守恒定律
2、.
(2)當系統內力遠大于外力時,該系統近似遵守動量守恒定律.
三、“守恒”的含義
定律中的“守恒”有兩層含義:
(1)系統作用前后總動量的大小和方向都不變;
(2)在整個動量守恒的過程中,系統在任意兩個狀態(tài)下的總動量都相等.
四、動量守恒定律的兩種表達式
對動量守恒定律的認識角度不同,將得到兩種不同的表達式:
(1)守恒式:p1+p2=p1′+p2′,其含義是:系統作用前后的總動量相等.
(2)轉移式:Δp1=-Δp2,其含義是:系統中某一部分物體動量的增加量等于另一部分物體動量的減少量.
對點例題 光滑水平面上放著一質量為M的槽,槽與水平面相切且光滑,如圖1所示,一
3、質量為m的小球以速度v0向槽運動,若開始時槽固定不動,求小球上升的高度(槽足夠高).若槽不固定,則小球上升的高度?
圖1
解題指導 槽固定時,設球上升的高度為h1,由機械能守恒得mgh1=mv解得h1=
槽不固定時,設球上升的最大高度為h2,此時兩者速度為v.
由動量守恒定律得:mv0=(m+M)v
由機械能守恒得:mv=(m+M)v2+mgh2
解得h2=
答案
點撥提升 槽固定時,球沿槽上升過程中機械能守恒,到達最高點時,動能全部轉化為球的重力勢能;槽不固定時,球沿槽上升過程中,球與槽組成的系統在水平方向上不受外力,因此水平方向上動量守恒,由于該過程中只有兩
4、者間彈力和小球重力做功,故系統機械能守恒,當小球上升到最高點時,兩者速度相同.
1.如圖2所示,物體A和B質量分別為m2和m1,其水平直角邊長分別為a和b.設A、B之間以及B與水平地面之間均無摩擦,當A由B頂端從靜止開始滑到B的底端時,B的水平位移是多少?
圖2
答案
解析 設下滑過程中A相對于B的水平平均速率為,B對地的平均速率為′,對A和B組成的系統,水平方向的動量守恒,則0=m1′+m2(′-),
解得′=.兩邊同乘以下滑時間t得sB=.
2.如圖3所示,質量為M的剛性斜面體靜止在光滑的水平面上,一質量為m的子彈以v0的水平速度射到斜面體的斜面上并被斜面體沿豎直方向
5、彈起,求子彈豎直彈起后斜面體的速度.
圖3
答案 v0
解析 子彈與斜面體相互作用時,水平方向不受外力作用,故兩者組成的系統水平方向動量守恒,有mv0=Mv,得v=v0.
3.如圖4所示,甲、乙兩小孩各乘一輛小車在光滑水平面上勻速相向行駛,速率均為v0=6.0 m/s.甲車上有質量m=1 kg的小球若干個,甲和他的車及所帶小球總質量M1=50 kg,乙和他的車總質量M2=30 kg.甲不斷地將小球一個一個地以v=16.5 m/s的水平速度(相對于地面)拋向乙,并被乙接?。畣枺杭字辽僖獟伋龆嗌賯€小球,才能保證兩車不會相碰?
圖4
答案 15個
解析 兩車不相碰的臨界條件是它們最終的速度(對地)相同,由甲、乙和他們的車及所有小球組成的系統動量守恒,以甲運動方向為正方向,有
M1v0-M2v0=(M1+M2)v′①
再以甲和他的車及所有小球組成的系統為研究對象,同樣有M1v0=(M1-nm)v′+nmv②
聯立①②解得n=15個.