内容正文:
3.动量守恒定律
两个小球在碰撞过程中各受到什么力的作用?
N1
G1
N2
G2
F1
F2
系统
内力
外力
(1)系统:相互作用的物体组成系统。系统可按解决问题的需要灵活选取。
(2)内力:系统内物体相互间的作用力。
(3)外力:外物对系统内物体的作用力。
一、理论推导动量守恒定律
二、动量守恒动律
(1)内容表述:如果一个系统不受外力或所受合外力为零,无论这个系统的内部发生了何种形式的相互作用,这个系统的总动量保持不变,这个结论叫动量守恒定律。
(2)数学表达式:
① ,即p1+p2=p1′+p2′。
(相互作用的两个物体组成的系统,作用前系统的总动量等于作用后系统的总动量)
②Δp1+Δp2=0,Δp1=﹣Δp2。
(相互作用的两个物体组成的系统,两物体动量增量大小相等、方向相反)
③Δp=0。
(系统总动量的增量为零)
(3)对动量守恒定律的理解。
①同一性:速度都应相对同一参考系,一般以地面为参考系。
②矢量性:动量守恒定律的表达式是矢量式,解题时先选取正方向,后用正、负来表示方向,将矢量运算变为代数运算。
③同时性:表达式两边的各个速度必须是同一时刻的速度。
④普适性:微观、宏观、高速都适用。
(4)动量守恒条件:
①不受外力或受外力之和为零,系统的总动量守恒。
②系统的内力远大于外力,可忽略外力,系统的总动量守恒。
③系统在某一方向上满足上述①或②,则在该方向上系统的总动量守恒。
例1 如图所示,子弹打进与固定于墙壁上的弹簧相连的木块中,此系统从子弹开始射入木块到弹簧压缩到最短的过程中,子弹与木块作为一个系统动量是否守恒?说明理由。
例2 如图所示,斜面体A的质量为M,把它置于光滑的水平面上,一质量为m的滑块B从斜面体A的顶部由静止滑下,与斜面体分离后以速度v在光滑的水平面上运动。在这一过程中,物块B沿斜面体A下滑时,系统的动量是否守恒?
例3 如图所示,紧靠着放在光滑的水平面上的木块A和B,其质量分别为mA=0.5kg,mB=0.3kg,它们的下底面光滑,上表面粗糙。另有一质量mC=0.1kg的滑块C(可视为质点),以vc=25m/s的速度恰好水平地滑到A的上表面,由于摩擦,滑块最后停在木块B上,B和C的共同速度为3.0m/s。求:
(1)木块A的最终速度vA。
(2)滑块C离开A时的速度vC′。
(5)利用动量守恒定律解题步骤:
①选择研究系统。
②判断系统动量是否守恒(或某一方向上是否守恒)。
③确定系统的两个状态。
④利用动量守恒建立表达式(注意方向问题)。
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