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1、动量守恒定律习题课一、运用动量守恒定律的解题步骤仁明确研究对象,一般是两个或两个以上物体组成的系统;2.分析系统相互作用时的受力情况,判定系统动量是否守恒;3.选定正方向,确定相互作用前后两状态系统的动量;4.在同一地而参考系屮建立动量守恒方程,并求解.二、碰撞1•弹性碰撞特点:系统动量守恒,机械能守恒.设质量叫的物体以速度V。与质量为盹的在水平而上静止的物体发生弹性正碰,则有动量守恒:mjV0=+m2v2碰撞前后动能不变:v02+*加1叫2所以Vl=SV0v2=^7V0(注:在同一水平面上发生弹性正碰,机械能守恒即为动能守
2、恒)[讨论]①当W/=//?2时,V]=0,v2=v0{速度互换)②当fni«m2时,“产-畑V产0(速度反向)③当mi>m2吋,旳>0,巾>0(同向运动)④当mi<m2时,刃<0,巾>0(反向运动)⑤当mi»m2时,v^v,v^2vo(同向运动)、2.非弹性碰撞特点:部分机械能转化成物体的内能,系统损失了机械能两物体仍能分离.动量守恒用公式表示为:7?7/V/+w2v2=tnJvI,--m2V2,2‘2,2机械能的损失:△£*=(+加“+*加2^2)一(+加Vl+2W2V2)3.完全非弹性碰撞特点:碰撞示两物体粘在一起运
3、动,此时动能损失最人,而动聚导恒・用公式表示为:加m+〃72“尸伽/+〃袒V动能损失:△仗=(号®片2+号加2>『)一*(“+m2)v2【例题】甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动,已知它们的动量分别是P甲=5kg・m/s,〃乙=7kg・m/s,屮追乙并发生碰撞,碰后乙球的动量变为p乙'=10kg•m/s,则两球质量加甲与〃?乙的关系可能是A.〃?甲二加乙B.w乙=2加甲C.m乙=4加卬D.w乙=6/7?t三、平均动量守恒问题——人船模型:1.特点:初态时相互作用物体都处于静止状态,在物体发生相对运动的过程中,某一个方向的动量
4、守恒(如水平方向动量守恒).对于这类问题,如果我们应用“人船模型”也会使问题迅速得到解决,现具体分析如F:【模型1】如图所示,长为厶、质量为M的小船停在静水中,一个质量加的人立在船头,若不计水的粘滞阻力,当人从船头走到船尾的过程中,船和人対地血的位移各是多少?K分析』▲点评:应该注重到:此结论与人在船上行走的速度大小无关。不论是匀速行走还是变速行走,甚至往返行走,只要人最终到达船的左端,那么结论都是相同的。四、“子弹打木块”模型此模型包括:“了弹打击木块未击穿”和“了弹打击木块击穿''两种情况,它们冇一个共同的特点是:初态时
5、相互作用的物体有一个是静止的《木块》,另一个是运动的(子弹》1・“击穿"类其特点是:在某一方向动量守恒,子弹有初动量,木块有或无初动量,击穿时间很短,击穿后二者分别以某一速度度运动【模型2】质量为M、长为/的木块静止在光滑水平面上,现有一质量为加的子弹以水平初速度W射入木块,穿出吋子弹速度为v,求子弹少木块作用过程中系统损失的机械能。2・"未击穿"类其特点是:在某一方向上动量守恒,如子弹有初动量而木块无初动量,碰撞时间非常短,子弹射入木块后二者以相同速度一起运动.【模型3】一质量为M的木块放在光滑的水平血上,一质量m的了弹以
6、初速度⑰水平飞来打进木块并留在其屮,设相互作用力为/问题1子弹、木块相対静止时的速度v问题2子弹在木块内运动的吋间I问题3了弹、木块发生的位移s八旳以及子弹打进木块的深度$AM//////〃///////////////////////////丨AII;////////////〃/〃/////////〃///////I►:$耳I卜片A图问题4系统损失的机械能、系统增加的内能【模型4]光滑水平面上,质量为加1的物体A以速度vl向质量为加2的静止物体B运动,3的左端连有轻弹簧,分析1,11,111状态下速度变化.分析:在I位置力
7、、3刚好接触,弹赞开始被压缩,力开始减速,8开始加速;到II位置厶3速度刚好相等(设为小,弹簧被压缩到最短;再往后%、B远离,到III位位置恰好分开。(1)弹簧是完全弹性的。压缩过程系统动能减少全部转化为弹性势能,II状态系统动能最小而弹性势能最大;分开过程弹性势能减少全部转化为动能;因此I、III状态系统动能相等。这种碰撞叫做弹性碰撞。由动量守恒和能量守恒可以证实力、B的最终速度分別为:(2)弹簧不是完全弹性的。压缩过程系统动能减少,一部分转化为弹性势能,一部分转化为内能,II状态弹性势能仍最大,但比损失的动能小;分离过程
8、弹性势能减少,部分转化为动能,部分转化为内能;因为全过程系统动能有损失。(3)弹簧完全没有弹性。压缩过程系统动能减少全部转化为内能,II状态没有弹性势能;由于没有弹性,/、〃不再分开,而是共同运动,不再有分离过程。可以证实,A.〃最终的共同速度为完全非弹性碰撞过程中,系统的动能损失敲大,为