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文本内容:
一.动量守恒定律
1.守恒条件
(1)系统不受外力或所受外力的合力为零,则系统动量守恒.
(2)系统受到的合力不为零,但当内力远不小于外力时,系统的动量可近似当作守恒.
(3)当系统在某个方向上所受合力为零时,系统在该方向上动量守恒.
2.几种常见表述及体现式d)p=y(系统互相作用前的总动量夕等于互相作用后的总动量夕).
(2)△0=0(系统总动量不变).
(3)八口=一(互相作用的两物体构成的系统,两物体动量的增量大小相等、方向相反).其中
(1)的形式最常用,详细到实际应用时又有如下三种常见形式
①0匕+根皈=0匕+根2(合用于作用前后都运动的两个物体构成的系统).
②0=的匕+程外(合用于本来静止的两个物体构成的系统,例如爆炸、反冲等,两者速率与各自质量成反比).
③的匕+程玲=(勿1+
①)(合用于两物体作用后结合为一体或具有相似速度的状况,如完全非弹性碰撞).
3.理解动量守恒定律:矢量性、瞬时性、相对性、普适性.
4.应用动量守恒定律解题的环节
(1)明确研究对象,确定系统的构成(系统包括哪几种物体及研究的过程);
(2)进行受力分析,判断系统动量与否守恒(或某一方向上动量与否守恒);
(3)规定正方向,确定初、末状态动量;
(4)由动量守恒定律列出方程;
(5)代入数据,求出成果,必要时讨论阐明.二.碰撞现象
1.碰撞的种类及特点种类特点分类原则弹性碰撞动量守恒,机械能守恒机械能与非弹性碰撞动量守恒,机械能有损失否守恒完全非弹性碰撞动量守恒,机械能损失最大对心碰撞(正碰)碰撞前后速度共线碰撞前后动量与否非对心碰撞(斜碰)碰撞前后速度不共线共线
2.弹性碰撞的规律两球发生弹性碰撞时满足动量守恒定律和机械能守恒定律.在光滑的水平面上,有质量分别为mi、m2的钢球沿一条直线同向运动,mi m2的速度分别是vi、V2,viV2mi与m2发生弹性正碰则由动量守恒定律和动能守恒可以列出如下方程m|V|+m2U2=+m2V2112121,21+ym v=-m v+ym vo2221122乙乙乙乙解得»m-mzM+2m2V2【,公“----------7--------⑶m[+m2_m-mi2+2mg⑷v mj+m2运用3式和4式,可讨论如下两种特殊状况A.假如两物体质量相等,即mi=m2,则可得Vi-v;v-v22Pm]-m2ui.2m v11V1=+m2nq+m22的,即V2=0,则可得B.假如一种物体是静止的,例如质量为m2的物体在碰撞前是静止这里又可有如下几种状况当叫〉m2时,vo,咒〉0,表示80童后两物体^向前运动Q.当叫1112时,^0,$2〉0,表示质量较小的物体反弹回来,b.质量较大的物体向前运动当叫=m2时,q=0,V2=VP表示两物体交换速度cd当mim时,力如-vi,V为0,表示质量很小的物体几乎以原速率反弹回来,而质量很大的物体几乎不动例如橡皮球与墙壁的碰撞当叫1112时,力、力,v*2vl»表示质量很大的物体速度几乎不变,e.2而质量很小的物体获得的速度是本来运动物体速度的2倍,这是本来静止的物体通过碰撞可以获得的最大速度,例如铅球碰乒乓球
3.一般碰撞现象满足的规律1动量守恒定律:系统的总动量或某一方向上的总动量保持不变2能量守恒:系统的总动能不会增长特殊碰撞除外3速度要合理
①若碰前两物体同向运动,则有-后卜前,碰后本来在前的物体速度一定增大,若碰后两物体同向运动,则应有-前2-后.
②碰前两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不也许都不变化.三.怎样迅速鉴定碰撞的也许性
1.满足实际状况.分如下四种状况1同向运动物体的碰撞在光滑水平面上同向运动的两物体A、B,要发生碰撞,则碰撞前必有vAvB vB可认为零.由于碰撞过程中,互相作用力对前方物体向前,对后方物体向后,因此碰撞后前方物体的动量增长,从而vB vB;后方物体动量减小,vA vA否则将违反动能不增长原理.2相向运动物体的碰撞碰撞后,两物体可以沿同一方向运动,也可以沿各自反方向运动,还可以是原动量大的一种静止而另一种反弹,但不也许两个物体都仍沿各自原方向运动.3若碰撞后两物体沿同一方向运动,则一定有前方物体的速度不小于或等于后方物体的速度.4在碰撞过程中,由于时间很短,因此只有直接相碰的物体动量才有明显变化,其他物体的动量一般认为不变.
2.满足动量守恒由于碰撞时间很短,此时内力远不小于外力,因此不管合外力与否为零,一般都按动量守恒处理.从而两个物体相碰时,两个物体的动量变化量大小相等方向相反.
3.满足动能不增长原理由于碰撞过程中也许有机械能损失,因此碰撞后两个物体的总动能不会不小于碰撞前两个物体的总动能.以上措施一般首先判断实际状况,再判断动量守恒,最终判断动能不增长,这样既可减少运算量提高做题速度,同步还可减少某些平常由于疏忽而导致的错误,如一般按照动量守恒和动能不增长直接判出答案,那么有些就不满足实际状况从而导致错解.四.例题
1.在质量为M的小车中挂有一单摆.摆球的质量为mO,小车和单摆以速度v沿光滑水平面运动,与正对面的静止木块m发生碰撞,碰撞时间很短,在碰撞过程中下列哪些状况也许发生A.小车、木块和摆球的速度都发生变化,分别变为vl、v
2、v3,且有M+mO v=Mvl+mv2+m0v3B.摆球的速度不变,小车和木块的速度都变为vl,且有Mv=M+m vlC.摆球的速度不变,小车和木块的速度变为vl、v2,且有Mv=Mvl+mv2D.小车和小球的速度都变为vl,木块的速度变为v2,且有M+mO v=M+mO vl+mv2M-77777/777777777/77/
777772.A、B两球在水平光滑轨道上同向运动,已知它们的动量分别是Pa=5kg-m/s,Pb=7kg-m/s,A球追上B球并发生碰撞,碰后B球的动量变为10kg•m/s,则两球的质量mA与mB的关系也许是A.mB=mA B.mB=2mA C.mB=4mA D.mB=6mA
3.一质量为M的小球以速度V运动,与另一质量为m的静止小球发生正碰之后,一起向着相似方向运动,且两小球动量相等则两小球质量比M/m可以是A.2B.3C.4D.
54.质量为M的木块在光滑水平面上以速度%向右运动,质量为m的子弹以速度打向左射入木块并停留在木块中,耍使木块停下来,发射子弹的数目是M+mV2MvxmV〕M+mv2C吗D*;M Vmv
225.如图所示,物体A静止在光滑水平面上,A的左边固定弹有轻质簧,与A质量相等的物体B以速度v向A运动并与弹碰撞,簧发生A,B一直在一直线上运动,则A,B构成的系统动最大的时刻能损失是A.A开始运动时;B.A的速度等于v时;C.B的速度等于零时;D.A,B速度相等时;
6.如图,木块A,B的质量均为2kg,置于光滑水平面上,B与v一轻弹簧一端相连,弹簧的另一端固定在竖直挡板上,当A d以4m/s的速度向B撞击时,由于有橡皮泥而粘在一起运动,那么弹簧被压缩到最短时,具有的弹性势能大小为A.4J;B.8J;C.16J;D.32J;
7.小车AB静置于光滑的水平面上,A端固定一种轻质弹簧,B端粘有橡皮泥,AB车质量为M,长为L,质量为m的木块C放在小车,一上,用细绳连结于小车的A端并使弹簧压缩,开始时AB与C都」〃力〃〃〃〃/〃处在静止状态,如图所示,当忽然烧断细绳,弹簧被释放,使物体7“C离开弹簧向B端冲去,并跟B端橡皮泥粘在一起,如下说法中对的的是A.假如AB车内表面光滑,整个系统任何时刻机械能都守恒
8.整个系统任何时刻动量都守恒C.当木块对地运动速度为v时、小车对地运动速度为mv/MD.AB车向左运动最大位移不不小于L,
8.质量为1kg的小球以4m/s的速度与质量为2kg的静止小球碰,有关碰后的速度和,VV2‘下面也许的是(),4,A.m/s B.二一1m/s,5m/s=
2.Vi1=V2Vi V
239.如图所示,小球A系在细线的一端,线的另一端固定在0点,0点到水平面的距离为h.物块B质量是小球的5倍,置于粗糙的水平面上且位于0点正q下方,物块与水平面间的动摩擦因数为口.再拉动小球使线人r水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发\!h生正碰(碰撞时间极短),反弹后上升至最高点时到水平面的;B距离为
4.小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加16速度为g,求物块在水平面上滑行的时间t.
10.如图所示,A、B两物体的质量分别是mi=A一5kg,m2=3kg.它们在光滑水平面上沿同一直线向右运动,速度分别为vi=5m/s,V2=lm/s.当A追上B体弹开,后,与B上固定的质量不计的弹簧发生互相作用弹簧被压缩后再伸长,把A、B两物已知A、B两物体作用前后均沿同一直线运动,弹簧压缩时未超过弹簧的弹性程度求
(1)AB互相作用后的最终速度各是多少?
(2)碰撞中弹簧具有的最大弹性势能是多少?
11.如图所示,光滑水平面上质量为mi=2kg的物块以v()=2m/s的初速冲向质量为m2=6kg静止的光滑圆弧面斜劈体求:
(1)物块n滑到最高点位置时,两者的速度;
(2)物块n从圆弧面滑下后,两者速度;
(3)若m1=m2物块n从圆弧面滑下后,两者速度;
12.一质量为m钢球静止在质量为M铁箱的光滑底面上(不懂得m与M的大小状况),如图示CD长L,铁箱与地面间无摩擦铁箱被加速至V时开始做匀速直线运动后来箱壁与钢球发生弹性碰撞问碰后再通过多长时间钢球与BD壁相碰答案LBC
2.C
3.AB
4.D
5.D
6.B
7.BCD
8.AB
9.解析:设小球的质量为叫运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v取小球运动到最低点重b力势能为零,根据机械能守恒定律,有mgh=—mv得2ghih12—mv设碰撞后小球反弹的速度大小为V,同理有mg—=162V8设碰后物块的速度大小为v,取水平向右为正方向,根据动量守恒定律,有2物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小F=5u mg设物块在水平面上滑行的时间为t,根据动量定理,有-Ft=0-5mv2得”
10.12m/s;6m/s;215J;
11.
10.5m/s;2-Im/s;Im/s;30;2m/s;
12.t=L/Vo。
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