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1、第3點(diǎn) 三點(diǎn)詮釋動(dòng)量守恒定律
動(dòng)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(shí),如果系統(tǒng)所受到的合外力為零,則系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變.
下面從四個(gè)方面談?wù)剬?duì)動(dòng)量守恒定律的理解:
一、動(dòng)量守恒定律的研究對(duì)象
從動(dòng)量守恒定律的表述中不難看出,其研究對(duì)象是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體組成的系統(tǒng).
二、動(dòng)量守恒的條件
在定律表述中,明確提出了動(dòng)量守恒的條件,即“系統(tǒng)所受到的合外力為零”.對(duì)守恒條件的掌握應(yīng)注意其全面性:
1.嚴(yán)格的“守恒”條件
系統(tǒng)所受到的合外力為零.
2.“守恒”條件的外延
(1)當(dāng)系統(tǒng)在某一方向上所受到的合外力為零時(shí),則系統(tǒng)在這一方向上遵守動(dòng)量守恒定律
2、.
(2)當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí),該系統(tǒng)近似遵守動(dòng)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(tǒng)作用前后總動(dòng)量的大小和方向都不變;
(2)在整個(gè)動(dòng)量守恒的過(guò)程中,系統(tǒng)在任意兩個(gè)狀態(tài)下的總動(dòng)量都相等.
四、動(dòng)量守恒定律的兩種表達(dá)式
對(duì)動(dòng)量守恒定律的認(rèn)識(shí)角度不同,將得到兩種不同的表達(dá)式:
(1)守恒式:p1+p2=p1′+p2′,其含義是:系統(tǒng)作用前后的總動(dòng)量相等.
(2)轉(zhuǎn)移式:Δp1=-Δp2,其含義是:系統(tǒng)中某一部分物體動(dòng)量的增加量等于另一部分物體動(dòng)量的減少量.
對(duì)點(diǎn)例題 光滑水平面上放著一質(zhì)量為M的槽,槽與水平面相切且光滑,如圖1所示,一
3、質(zhì)量為m的小球以速度v0向槽運(yùn)動(dòng),若開(kāi)始時(shí)槽固定不動(dòng),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(dǎo) 槽固定時(shí),設(shè)球上升的高度為h1,由機(jī)械能守恒得mgh1=mv解得h1=
槽不固定時(shí),設(shè)球上升的最大高度為h2,此時(shí)兩者速度為v.
由動(dòng)量守恒定律得:mv0=(m+M)v
由機(jī)械能守恒得:mv=(m+M)v2+mgh2
解得h2=
答案
點(diǎn)撥提升 槽固定時(shí),球沿槽上升過(guò)程中機(jī)械能守恒,到達(dá)最高點(diǎn)時(shí),動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為球的重力勢(shì)能;槽不固定時(shí),球沿槽上升過(guò)程中,球與槽組成的系統(tǒng)在水平方向上不受外力,因此水平方向上動(dòng)量守恒,由于該過(guò)程中只有兩
4、者間彈力和小球重力做功,故系統(tǒng)機(jī)械能守恒,當(dāng)小球上升到最高點(diǎn)時(shí),兩者速度相同.
1.如圖2所示,物體A和B質(zhì)量分別為m2和m1,其水平直角邊長(zhǎng)分別為a和b.設(shè)A、B之間以及B與水平地面之間均無(wú)摩擦,當(dāng)A由B頂端從靜止開(kāi)始滑到B的底端時(shí),B的水平位移是多少?
圖2
答案
解析 設(shè)下滑過(guò)程中A相對(duì)于B的水平平均速率為,B對(duì)地的平均速率為′,對(duì)A和B組成的系統(tǒng),水平方向的動(dòng)量守恒,則0=m1′+m2(′-),
解得′=.兩邊同乘以下滑時(shí)間t得sB=.
2.如圖3所示,質(zhì)量為M的剛性斜面體靜止在光滑的水平面上,一質(zhì)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(shí),水平方向不受外力作用,故兩者組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)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(zhì)量m=1 kg的小球若干個(gè),甲和他的車及所帶小球總質(zhì)量M1=50 kg,乙和他的車總質(zhì)量M2=30 kg.甲不斷地將小球一個(gè)一個(gè)地以v=16.5 m/s的水平速度(相對(duì)于地面)拋向乙,并被乙接住.問(wèn):甲至少要拋出多少個(gè)小球,才能保證兩車不會(huì)相碰?
圖4
答案 15個(gè)
解析 兩車不相碰的臨界條件是它們最終的速度(對(duì)地)相同,由甲、乙和他們的車及所有小球組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,以甲運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍?
M1v0-M2v0=(M1+M2)v′①
再以甲和他的車及所有小球組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,同樣有M1v0=(M1-nm)v′+nmv②
聯(lián)立①②解得n=15個(gè).