高考物理动量守恒定律应用1

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1、碰 撞一碰撞: 、碰撞:碰撞是指相对运动的物体相遇时,在极短 的时间内它们的运动状态发生了显著的变化的过程。 2.“碰撞过程”的特征 第一.经历的时间极短,通常情况下,碰撞所经历的时 间在整个力学过程中都是可以忽略的; 第二.碰撞双方相互作用的内力往往是远大于来自外部 物体的作用力 3.“碰撞过程”的规律正是因为“碰撞过程”所具备的“作用时间短”和 “外力很小”(甚至外力为零)这两个特征,才使得 碰撞双方构成的系统在碰撞前后的总动量遵从守恒定 律.4.“碰撞过程”的制约动量制约(系统动量守恒的原则):即碰撞过程必须 受到“动量守恒定律的制约”;动能制约:即在碰撞过程,碰撞双方的总动能不会 增加

2、;运动制约:即碰撞过程还将受到运动的合理性要求 的制约(碰前、碰后两个物体的位置关系(不穿越)和 速度大小应保证其顺序合理。)比如,某物体向右运动,被后面物体迫及而碰撞后, 其运动速度只会增大而不应该减小。5.在碰撞和爆炸现象中,一般都满足内力远大于外力 ,故可以用动量守恒定律处理。6.“碰撞过程”的推广相互作用的双方在相互作用过程中系统所受到的合 外力为零时,我们可以将这样的过程视为“广义的碰 撞过程”加以处理。二碰撞的几种类型: 1. 弹性碰撞 (1)两物体碰后很短时间内分开,能量(动能)无损失 ,称为弹性碰撞;(2)动量守恒,动能守恒(3)弹性碰撞公式(4)对弹性碰撞的讨论V0静止ABA

3、BV1V2由动量守恒得: m1V0= m1V1 + m2V2 (1)由系统动能守恒联立式得:a.当m1m2时,v1=0; v2=v1 质量相等,交换速度;b.当m1m2时, v10 ; v20大碰小,一起跑;c.当m1m2时, v10 ; v20小碰大,要反弹。 d.当m1m2时, v1 v1 ; v2 2v1e.当m1m2时, v1 v1 ; v2 02.完全非弹性碰撞(1)两物体碰后合为一体,以共同的速度运动,称为完 全非弹性碰撞,此类碰撞能量(动能)损失最多;(2)动量守恒,动能不守恒,动能损失最大.(3)A、B最终的共同速度为:(4)系统的动能损失最大,为: 3.非弹性碰撞(1)两物体

4、碰后虽然分开,但碰撞时间较长,能量(动 能)有损失。(2)动量守恒,动能不守恒,动能有损失.例1.在光滑的水平面上,有A B两球沿同一直线向 右运动,(如图示),已知碰撞前两球的动量分别为 PA=12kgm/s , PB=13kgm/s , 碰撞h后它们的动 量变化是PA, PB有可能的是: ( )A. PA= -3 kgm/s PB=3 kgm/s B. PA =4 kgm/s PB= - 4 kgm/sC. PA = - 5 kgm/s PB=5 kgm/sD. PA= - 24 kgm/s PB=24 kgm/sPA=12kgm/sPB=13kgm/sA C例2.如图所示,光滑水平面上质

5、量为m1=2kg的物块 以v0=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m1滑到最高点位置时,二者的速度;(2)物块m1从圆弧面滑下后,二者速度 (3)若m1= m2物块m1从圆弧面滑下后,二者速度v0m2m1解:(1)由动量守恒得 m1V0=(m1+m2)V V= m1V0 / (m1+m2) =0.5m/s(2)由弹性碰撞公式(3)质量相等的两物体弹性碰撞后交换速度 v1 = 0 v2=2m/s练习1.如图所示,质量为m的小车静止于光滑水平面 上,车上有一光滑的弧形轨道,另一质量为m的小球 以水平初速沿轨道的右端的切线方向进入轨道,则当 小球再次从轨道

6、的右端离开轨道后,将作( ) A向左的平抛运动; B向右的平抛运动;C自由落体运动; D无法确定.分析与解 以球和小车的构成的系统为研究对象,由于 水平方向无外力,因此,系统的水平动量守恒.即mv0mv1mv2考虑到没有摩擦力作用,故系统的机械能守恒,于是又有mv02/2 mv12/2mv22/2由此不难解得:经小球与小车间的相互作用过程 后,小球的速度从v0减为v10而小车的速度则从0增为v2v0由此可以得出判断:此例应选C.例3. 质量为1kg的小球A以速度8m/s沿光滑水平面运 动,与质量为3kg的静止小球B发生正碰后,A、B两 小球的速率v1,v2可能为A.v11m/s B.v13m/

7、s C.v21m/s D.v23m/s分析与解:此例中两球的碰撞类型没有明确,不妨取 两种极端的情况来计算.若碰撞是弹性的,碰后两球的速度分别为vA4m/svB4m/s若碰撞是完全非弹性的,碰后两球的速度相等,为uAuB2m/s碰后A、B两球的速度的取值范围分别为vA4m/s,2m/svB2m/s,4m/s若不考虑速度的方向,则碰后A、B两球的速率的 取值范围分别为 v10,4m/sv22m/s,4m/s 此例应选A、B、D练习2质量为2m的物体A以速度v0碰撞静止m物体B ,B的质量为m,碰后A、B的运动方向均与v0的方向 相同,则磁撞后B的速度可能为( ) Av0 B2v0 C 2v0/3

8、 Dv0/2分析:碰撞结果除了要符合动量守恒的要求和碰后机 械能不会增加的限制外,还要受到相关的运动学和动 力学规律的制约,而弹性碰撞与完全非弹性碰撞是所 有碰撞情况中的两种极端的情况。 解答:由动量守恒可得 2m0=2m1+m2如果碰撞是弹性的,则还应有 2m02/2= m12/2+ m22/2由此可解得2=20/3可见:碰后物体Bm速度应介于20/3和40/3之间,即20/3240/3因此应选A、C例4.如图所示,质量M=2kg的盒子放在光滑的水平 面上,盒子长L=1m,质量为m=1kg的小物块从盒子 的右端以0=6m/s的初速度向左运动,小物块与盒子 底部间动摩擦因数=0.5,与盒子两侧

9、壁间的碰撞无 机械能损失,则小物块最终将相对静止于盒子的何 处? 分析:一方面小物块和盒子间相对运动和相互碰撞过 程中要遵从动量守恒定律,另一方面小物块和盒子间 相对运动时滑动摩擦将使系统的动能减少,于是有 解答:由动量守恒定律得m0=(m+M)由公式“fd=EK”又可得 mgd=m02/2(m+M)2/2代入数据可解得:从开始运动到小物块与盒子相对 静止的过程中,小物块的相对路程为d=2.4m由此知:小物块最终 相对静止于距盒子右 端0.4m处.例5.如图所示,质量为m的小木块以水平初速 v0冲上质量为M,长为L,置于光滑水平面上的 木板B,并正好不从B木板上落下,A、B间动 摩擦因数为,试

10、求在此过程中系统产生的热 量Q(1)(2)分析:A木块在B木板上滑行的过程中,A和B所受的滑 动摩擦力分别为f、f,f=f=mg,A在f的作用下 减速,B在f的作用下加速,当A滑到B的右端时,A 、B达到一样的速度v,就正好不掉下,设此过程中木 板B向前移动的距离为s,滑动摩擦力f对木块A做负功 W1=-mg(s+L),而摩擦力f对B做正功W2=mgs,摩 擦力对AB组成的系统做的总功W=W1+W2=mgL. 解:对A、B分别列出动能定理式:题目式-式得根据动量守恒定律Mv0=(m+M)vV=mv0/(m+M) 代入上式的Q=mgL=mMv02/2(m+M) 注意:L是相对位移 说明:系统克服

11、摩擦力做的总功等于系统机械能的减 少量这部分机械能就转化为系统内能,这就是“摩 擦生热”,由式得出结论:作用于系统的滑动摩擦 力和系统内物体间相对滑动的位移的乘积,在数值上 等于系统内能的增量,即Q=f滑s相对.题目; http:/ 室内设 nqx37kop 好啊!”姥爷看着眼前这激动人心的一幕,两行老泪流了下来,滴到了面前的团圆面碗里老人家颤声儿说:“俺兰儿终于 和爹和哥哥姐姐生活在一起了,姥爷放心了哇!”郭氏赶快掏出耿英递给她的手绢给爹擦去眼泪,然后自己也擦去再次涌流出 来的泪水,亲切地低声对爹说:“爹,你慢慢吃哇!”说着,挑拣一些松软好咬的菜夹到爹面前的小盘子里。大家高高兴兴地 相互敬酒

12、吃菜,吃幸福的团圆面,偌大的饭厅里洋溢着满是乡音的欢声笑语耿正吃着面,用眼里的余光扫视,看到那三个 形迹可疑的人离开饭桌结算饭钱后走了。他心下里想,俺家虽然住得靠边儿一些,但这青天白日的,量你们也不敢入宅行窃。 于是,继续放心地吃面。热热闹闹吃了团圆面,大家伙儿起身准备告辞了。妻弟媳妇从郭氏的怀里抱起小郭梁放在地上,对女 儿郭美妞儿说:“美妞儿,带你兄弟回家里玩儿去哇!”已经学会走路的小郭梁牵着姐姐的手,听话地回饭铺后院儿的家里去 了。耿老爹对妻弟夫妇说:“兄弟,弟妹,咱们一家人,姐夫俺就不说谢了!俺们这就回去了。你们白天都忙,俺们今儿个刚 回来也有些累了。这样哇,明儿个晚饭后,俺们再过来哇。

13、咱们在家里多坐会儿,好好儿拉呱拉呱!”妻弟夫妇俩都说:“你 们刚回来事情多,不忙着过来,先在家里收拾处理自家个儿的事情哇!”耿英对姥爷说:“姥爷,俺扶您回屋里歇息去哇!” 老人家说:“不用,俺还想在街上慢慢转一转呢,你们都回去歇息哇,今儿个都累了!”于是,妻弟夫妇和郭栋把大家伙儿送 出饭铺来,彼此再简单客套几句,就高高兴兴地告辞了。31第百十一回 舅舅请吃团圆面|(出门饺子回家面,娘舅饭铺宴亲朋 ;耿正办事够机警,为防意外挪金银。)在耿老爹家宽敞的堂屋里,大家伙儿哭着笑着忘记了时间一直到日头已经正午了 ,郭氏才想起来该做午饭了。于是赶快起身说:“看看,光知道又哭又笑的,这早该做饭了哇!这爷儿几

14、个赶路回来,肯定早 就饿了呢,大家伙儿也”弟媳妇赶快打断她的话,亲切地说:“姐,你不用张罗了。出门饺子回家面,走之前俺已经 吩咐伙计们做面条了。”说着话,转头热情地招呼耿憨和董家成夫妇们:“等会儿,咱们大家伙儿一起吃团圆面去!”耿憨和 董家成夫妇们免不了要客气几句,但郭氏却高兴地说:“多好哇,那咱们大家伙儿都下馆子去,一起吃团圆面!”郭氏弟弟伸 手拍拍身旁和耿直挤坐在一把椅子上的李尚武的肩膀,亲切地说:“新外甥,一会儿去吃咱们这儿的家乡面哇!”李尚武赶快 笑笑说:“谢谢舅舅和舅母!”耿正说:“听舅母这话,咱们的饼铺现在发达成饭铺了哇!”郭氏说:“已经好几年了。你舅 舅和舅母这饭铺开得不错,雇了十多号人,各种家乡特色菜和面

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