第二节 动量守恒定律 一、推导:(99年高考) 试在下述情况下由牛顿定律导出动量守恒定律:系统是两个质点,相互作用力是恒力,不受其它力,沿直线运动,要求说明每步的根据,以及式中各符号和最后结果中各项的意义。
F1 t1 = m1(v1 '- v1), F2 t2 = m2(v2 '- v2) ③ 参考解答: 令m1和m2分别表示两质点的质量, F1和F2分别表示它们所受的作用力, a1和a2分别表示它们的加速度, t1和t2分别表示F1和F2作用的时间, v1和v2分别表示它们相互作用过程中的初速度, v1 '和v2 '分别表示末速度.根据牛顿第二定律,有 F1 = m1 a1 , F2 = m2 a2 ① 由加速度的定义可知 代入上式,可得 F1 t1 = m1(v1 '- v1), F2 t2 = m2(v2 '- v2) ③ 根据牛顿第三定律,可知 F1 =- F2 , t1 = t2 ④ 由③,④可得 m1 v1 + m2 v2 = m1 v1 '+ m2 v2 ' ⑤ 其中m1 v1和m2 v2为两质点的初动量, m1 v1 '和m2 v2 '为两质点的末动量,这就是动量守恒定律的表达式. 评分标准:本题12分.①、②、③各1分,④式2分,⑤式3分.正确、清楚说明每步的根据给2分,正确说出式中各符号和结果中各项意义的再给2分.
二、表达式 3种: 三、理解: 1、守恒的条件:(1)理想情况 (2)近似情况 (3)某一方向守恒 2、式中速度的三性 (1)矢量性 (2)同时性 (3)同系性(一般都转换为相对地面的速度) 3、确定速度正负的方法(1)当速度方向已知时 (2)当速度方向未知时
四、应用守恒定律解题基本思路: 1、明确研究对象,即相互作用的几个物体组成的系统。 2、明确作用过程,分析受力情况,判断是否符合动量守恒条件。 3、规定正方向,确定作用前后的两个状态各自的总动量。 4、由动量守恒定律列方程求解。
例1、滑槽M1静止于光滑的水平桌面上,小球m从的右上方无初速度的下滑,当m滑到左方最高处时, M1处于何种运动状态?
例1、滑槽M1与滑块M2 紧靠在一起,静止于光滑的水平桌面上,小球m从的右上方无初速度的下滑,当m滑到左方最高处时, M1处于何种运动状态?
例2、质量为M=2kg的小平板车静止在光滑的水平面上,车的一端静止着质量为mA=2kg的物体A(可视为质点),一颗质量为mB=20g的子弹以600m/s的水平速度迅速射穿A后,速度变为100m/s,最后物体A仍静止在车上,若物体A与小车间的动摩擦因数=0.5,取g=10m/s2 ,求平板车最后的速度是多少?
爆炸及碰撞问题: 1、共同点:一般内力远远大于外力所以可用动量守恒定律来处理。 2、爆炸过程中系统的动能会增加。 3、碰撞过程中系统的动能可能不变或者动能减少。 4、碰撞过程中的位移很小,一般忽略不计。
弹性碰撞:水平面上 m1 v1 m2 0 讨论:
例3、如图,光滑水平面上有带有1/4光滑圆弧轨道的滑块,其质量为M,一质量为m的小球,以速度v沿平面滑上轨道,并从上端飞出,问小球能上升到离水平面多高处?
平均动量守恒求位移:m1s1=m2s2 注意:1、成立条件:系统原来静止 2、s1和s2是两物体相对同一参照系而言的(通常取地面) 例4、长为L,质量为m1的小船停在静水中,一个质量为m2的人立在船头,若不计水的粘滞阻力,当人从船头走到船尾的过程中,船和人对地面的位移各是多少?
例4、如图所示,A、B为两物体相互作用前后的v—t图象,则由图象可以判断 (A)A、B的质量比为3:2 (B)A、B作用前后 总动量守恒 (C)A、B作用前后 总动量不守恒 (D)A、B作用前后 总动能不变