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动量守恒定律及其应用类型

2014-10-17李玲

理科考试研究·高中 2014年8期
关键词:圆弧物块动量

李玲

动量守恒定律是物理学中最基本的原理, 其内容:一个系统不受外力或者受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变.动量守恒指整个过程任意时刻守恒,定律适用于宏观和微观,高速和低速.动量守恒定律的应用主要有如下类型.

一、弹性碰撞模型——动量守恒,机械能也守恒

两个物体相互作用过程类似碰撞,也类似弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞三种情况.

例1质量为M的楔形物块上有圆弧轨道,静止在水平面上.质量为m的小球以速度v1向物块运动.不计一切摩擦,圆弧小于90°且足够长,求小球能上升到的最大高度H和物块的最终速度v.

解析小球上升到最大高度过程中,系统在水平方向上不受外力作用,水平方向动量守恒:mv1=(M+m)v′;不计一切摩擦,系统机械能也守恒:12mv21=12(M+m)v′2+mgH,解以上两式得H=Mv212(M+m)g.

小球上升到最大高度后返回到物块底部, 小球与物块分离, 设此时小球速度大小为v1′(方向与v1相反),物块此时速度为v(即物块最终速度). 从开始上升到返回的全过程,系统水平动量守恒:mv1=Mv-mv1′,机械也能守恒:12mv21=12Mv2+12mv′21,解以上两式得v=2mM+mv1.

动量守恒定律是物理学中最基本的原理, 其内容:一个系统不受外力或者受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变.动量守恒指整个过程任意时刻守恒,定律适用于宏观和微观,高速和低速.动量守恒定律的应用主要有如下类型.

一、弹性碰撞模型——动量守恒,机械能也守恒

两个物体相互作用过程类似碰撞,也类似弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞三种情况.

例1质量为M的楔形物块上有圆弧轨道,静止在水平面上.质量为m的小球以速度v1向物块运动.不计一切摩擦,圆弧小于90°且足够长,求小球能上升到的最大高度H和物块的最终速度v.

解析小球上升到最大高度过程中,系统在水平方向上不受外力作用,水平方向动量守恒:mv1=(M+m)v′;不计一切摩擦,系统机械能也守恒:12mv21=12(M+m)v′2+mgH,解以上两式得H=Mv212(M+m)g.

小球上升到最大高度后返回到物块底部, 小球与物块分离, 设此时小球速度大小为v1′(方向与v1相反),物块此时速度为v(即物块最终速度). 从开始上升到返回的全过程,系统水平动量守恒:mv1=Mv-mv1′,机械也能守恒:12mv21=12Mv2+12mv′21,解以上两式得v=2mM+mv1.

动量守恒定律是物理学中最基本的原理, 其内容:一个系统不受外力或者受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变.动量守恒指整个过程任意时刻守恒,定律适用于宏观和微观,高速和低速.动量守恒定律的应用主要有如下类型.

一、弹性碰撞模型——动量守恒,机械能也守恒

两个物体相互作用过程类似碰撞,也类似弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞三种情况.

例1质量为M的楔形物块上有圆弧轨道,静止在水平面上.质量为m的小球以速度v1向物块运动.不计一切摩擦,圆弧小于90°且足够长,求小球能上升到的最大高度H和物块的最终速度v.

解析小球上升到最大高度过程中,系统在水平方向上不受外力作用,水平方向动量守恒:mv1=(M+m)v′;不计一切摩擦,系统机械能也守恒:12mv21=12(M+m)v′2+mgH,解以上两式得H=Mv212(M+m)g.

小球上升到最大高度后返回到物块底部, 小球与物块分离, 设此时小球速度大小为v1′(方向与v1相反),物块此时速度为v(即物块最终速度). 从开始上升到返回的全过程,系统水平动量守恒:mv1=Mv-mv1′,机械也能守恒:12mv21=12Mv2+12mv′21,解以上两式得v=2mM+mv1.

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