高中物理知識點(diǎn):動量守恒定律的應(yīng)用

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


動量守恒定律的應(yīng)用:

1、動量守恒定律:一個系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零,這個系統(tǒng)的總動量保持不變。即m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
2、動量守恒定律的常見問題:
①碰撞問題;
②爆炸問題;
③反沖現(xiàn)象;
④人船模型;
“人船模型”是動量守恒定律的應(yīng)用的一個經(jīng)典模型,該模型應(yīng)用的條件:一個原來處于靜止?fàn)顟B(tài)的系統(tǒng),當(dāng)系統(tǒng)中的物體間發(fā)生相對運(yùn)動的過程中,有一個方向上動量守恒。
⑤子彈打木塊模型。
子彈打木塊模型及推廣:
Ⅰ、一物塊在木板上滑動,μN(yùn)S相對=ΔEk系統(tǒng)=Q,Q為摩擦在系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量;
Ⅱ、小球在置于光滑水平面上的豎直平面內(nèi)弧形光滑軌道上滑動,包括小車上懸一單擺單擺的擺動過程等。小球上升到最高點(diǎn)時系統(tǒng)有共同速度(或有共同的水平速度);系統(tǒng)內(nèi)彈力做功時,不將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其它形式的能,因此過程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒。
Ⅲ、一靜一動的同種電荷追碰運(yùn)動等。

從“六性”把握動量守恒定律的應(yīng)用方法:


1.條件性
動量守恒定律的成立是有條件的,只有當(dāng)系統(tǒng)滿足動量守恒的條件時才能利用方程式進(jìn)行計(jì)算。
2.矢量性
動量守恒方程是一個矢量方程。對于作用前后物體的運(yùn)動方向都在同一直線上的問題,應(yīng)選取統(tǒng)一的正方向,凡是與選取正方向相同的動量為正,相反為負(fù)。若方向未知,可設(shè)為與正方向相同列動量守恒方程,通過解得結(jié)果的正負(fù),判定未知量的方向。
3.參考系的同一性速度
具有相對性,公式中的均應(yīng)對同一參考系而言,一般均取對地的速度。
4.狀態(tài)的同一性
相互作用前的總動量,這個“前”是指相互作用前的某一時刻,所以均是此時刻的瞬時速度,同理 應(yīng)是相互作用后的某一時刻的瞬時速度。
5.整體性
動量守恒定律是針對一個物體系統(tǒng)而言的,具有系統(tǒng)的整體性。
6.普適性
它不僅適用于兩個物體所組成的系統(tǒng),也適用于多個物體組成的系統(tǒng);不僅適用于宏觀物體組成的系統(tǒng),也適用于微觀粒子組成的系統(tǒng)。


臨界與極值問題的解法:


在動量守恒定律的應(yīng)用中,常常會遇到相互作用的兩物體相距最近、避免相碰和物體開始反向運(yùn)動等臨界問題。分析臨界問題的關(guān)鍵是尋找臨界狀態(tài),臨界狀態(tài)的出現(xiàn)是有條件的,這種條件就是臨界條件。臨界條件往往表現(xiàn)為某個(或某些)物理量的特定取值。在與動量相關(guān)的臨界問題中,臨界條件常常表現(xiàn)為兩物體的相對速度關(guān)系與相對位移關(guān)系,這些特定關(guān)系的判斷是求解這類問題的關(guān)鍵。


“人船模型”的解題規(guī)律:


“人船模型”是動量守恒定律的拓展應(yīng)用,它把速度和質(zhì)量的關(guān)系推廣到質(zhì)量和位移的關(guān)系,這樣給我們提供了一種解題思路和解決問題的方法。人船問題的適用條件是:兩個物體組成的系統(tǒng)(當(dāng)有多個物體組成系統(tǒng)時,可以先轉(zhuǎn)化為兩個物體組成的系統(tǒng))動量守恒,系統(tǒng)的合動量為零。

這種模型中涉及兩種題型,一種題型是求解某物體在相互作用過程中通過的位移,此題型中需根據(jù)動量守恒、位移關(guān)系得到兩個關(guān)系求解,如在圖中,人從船頭走到船尾時由動量守恒可得:

再由圖中幾何關(guān)系有

可得人船的位移分別為

另一種題型是求某一時刻物體的速度,這種題型是先要由動量守恒求得兩物體的一個速度關(guān)系,再由能量守恒得到兩物體的另一個速度關(guān)系,從而求得物體的瞬時速度(或與瞬時速度相關(guān)的物理量)。



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