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1、
第6點 解決多物體問題的三點提示
對于兩個以上的物體組成的系統(tǒng),由于物體較多,相互作用的情況也不盡相同,作用過程較為復(fù)雜,雖然仍可對初、末狀態(tài)建立動量守恒的關(guān)系式,但因未知條件過多而無法求解,這時往往要根據(jù)作用過程中的不同階段,建立多個動量守恒方程,或?qū)⑾到y(tǒng)內(nèi)的物體按作用的關(guān)系分成幾個小系統(tǒng),分別建立動量守恒方程.
求解這類問題時應(yīng)注意以下三點:
(1)正確分析作用過程中各物體狀態(tài)的變化情況,建立運(yùn)動模型;
(2)分清作用過程中的不同階段,并找出聯(lián)系各階段的狀態(tài)量;
(3)合理選取研究對象,既要符合動量守恒的條件,又要方便解題.
對點例題 兩只小船質(zhì)量分別為m1=500
2、 kg,m2=1 000 kg,
圖1
它們平行逆向航行,航線鄰近,當(dāng)它們頭尾相齊時,由每一只船上各投質(zhì)量m=50 kg的麻袋到對面的船上,如圖1所示,結(jié)果載重較輕的一只船停了下來,另一只船則以v=8.5 m/s的速度沿原方向航行,若水的阻力不計,則在交換麻袋前兩只船的速率v1=________,v2=________.
解題指導(dǎo) 以載重較輕的船的速度v1為正方向,選取載重較輕的船和從載重較重的船投過去的麻袋為系統(tǒng),如題圖所示,根據(jù)動量守恒定律有
(m1-m)v1-mv2=0
即450v1-50v2=0①
選取載重較重的船和從載重較輕的船投過去的麻袋為系統(tǒng),根據(jù)動量守恒定律有
3、
mv1-(m2-m)v2=-m2v
即50v1-950v2=-1 0008.5②
選取兩船、兩個麻袋為系統(tǒng)有
m1v1-m2v2=-m2v
即500v1-1 000v2=-1 0008.5③
聯(lián)立①②③式中的任意兩式解得
v1=1 m/s,v2=9 m/s
答案 1 m/s 9 m/s
方法點評 應(yīng)用動量守恒定律解這類由多個物體構(gòu)成系統(tǒng)的問題的關(guān)鍵是合理選取研究對象,有時選取某部分物體為研究對象,有時選取全部物體為研究對象.
圖2
1.如圖2所示,在光滑的水平面上有兩個并排放置的木塊A和B,已知mA=0.5 kg,mB=0.3 kg,有一質(zhì)量為m=80 g的小銅塊
4、C以vC=25 m/s的水平初速度開始在A表面上滑動,由于C與A、B間有摩擦,最后停在B上,B和C以v=2.5 m/s的速度共同前進(jìn),求:
(1)木塊A的最后速度vA;
(2)木塊C在離開A時的速度vC′.
思路點撥 本題要詳細(xì)分析運(yùn)動過程,來確定研究對象及初、末時刻.C在A表面上滑動時,C對A的摩擦力使A、B一起改變運(yùn)動狀態(tài),故C在A表面上滑動時,A、B的速度始終相同,當(dāng)C以vC′的速度滑上B后,C對B的摩擦力使B的速度繼續(xù)增大,并與A分離,而A不再受外力作用,將以與B分離時的速度vA做勻速運(yùn)動,最后B、C一起以共同速度v運(yùn)動.
答案 (1)2.1 m/s (2)4 m/s
解析
5、(1)以A、B、C三個物體組成的系統(tǒng)為研究對象,系統(tǒng)受到的合外力為零,所以動量守恒.C剛滑上A瞬時,系統(tǒng)的總動量就是C所具有的動量p=mvC.作用后,B、C一起運(yùn)動時,設(shè)這時A的速度為vA,那么系統(tǒng)的總動量
p′=mAvA+(mB+mC)v
根據(jù)動量守恒定律有mvC=mAvA+(mB+m)v
所以vA=
= m/s=2.1 m/s
(2)以A、B、C三個物體組成的系統(tǒng)為研究對象,以C剛滑上A時為初時刻,C剛滑上B前瞬間為末時刻,則系統(tǒng)的初動量p1=mvC,設(shè)剛滑上B時C的速度為vC′,則系統(tǒng)的末動量p″=mvC′+(mA+mB)vA.
根據(jù)動量守恒定律有mvC=mvC′+(mA+m
6、B)vA
得vC′==vC-vA
=(25-2.1) m/s
=4 m/s
圖3
2.如圖3所示,滑塊A、C質(zhì)量均為m,滑塊B質(zhì)量為m.開始時A、B分別以v1、v2的速度沿光滑水平軌道向固定在右側(cè)的擋板運(yùn)動,現(xiàn)將C無初速度放在A上,并與A粘合不再分開,此時A與B相距較近,B與擋板相距足夠遠(yuǎn).若B與擋板碰撞將以原速率反彈,A與B碰撞將粘合在一起.為使B能與擋板碰撞兩次,v1、v2應(yīng)滿足什么關(guān)系?
答案 1.5v20④
聯(lián)立①②③④式得
1.5v2