運用動量守恒定律分析和解決碰撞問題,是高考中的一個重點,也是學(xué)生不容易掌握的一個難點知識。這方面知識在高考考察中主要有兩類題型,一種是綜合題目,綜合考察學(xué)生的理解和分析計算能力,另一種是定性的分析,這類題目一般是以選擇題的形式出現(xiàn),它的計算量不大,在分析這類問題時,我們一般要從下三個方面進行把握:1、系統(tǒng)的動量是否守恒,2、系統(tǒng)的動能不能增加(爆炸和反沖除外),3、是否符合實際情況。
例1、質(zhì)量相等的兩個小球A、B,在光滑的水平面上沿同一直線向同一方向運動,A的初動量為7Kg?m/s,B的初動量為5Kg?m/s,當(dāng)A追上B球發(fā)生碰撞后,A、B兩球的動量可能為( )
A、PA=6Kg?m/s PB=6Kg?m/s
B、PA=3Kg?m/s PB=9Kg?m/s
B、PA=-2Kg?m/s PB=14Kg?m/s
D、PA=-4Kg?m/s PB=10Kg?m/s
分析如下:首先由動量守恒定律得到:碰后兩球的動量之和應(yīng)為12Kg ?m/s,答案D被刪去,設(shè)兩球質(zhì)量均為m,再由E=P2/m得碰前兩球的動能之和為84/2m,而B、C選項兩小球的動能之和分別為90/2m,148/2m,故只有答案A正確。此題中只涉及到了動量守恒和能量關(guān)系。
例2、如圖所示,在光滑的水平面上有大小相同的兩個小球A、B在同一直線上運動,兩球的質(zhì)量關(guān)系為mB=2mA,規(guī)定向右為正方向,A、B兩球的動量均為6Kg?m/s,運動中兩球發(fā)生碰撞,碰撞后A球的動量增量為-4Kg?m/s,則( )
A、 左方是A球,碰后A、B兩球的速度大小之比為2:5
B、 左方是A球,碰后A、B兩球的速度大小之比為1:10
C、 右方是A球,碰后A、B兩球的速度大小之比為2:5
D、 右方是A球,碰后A、B兩球的速度大小之比為1:10
A B
分析:由題意可知,碰撞前兩個小球的速度均向右,由日常生活經(jīng)驗可知碰后右方小球的速度一定會增加,題中條件是A球的動量減少,所以左方是A球,刪去答案C、D,再由動量守恒可得:碰撞后A球的動量為2Kg?m/s,B球的動量應(yīng)為10K?m/s,由v=P/m可計算出答案A正確。例3、如圖所示:A、B兩球在光滑的水平面上沿同一直線,向同一方向運動,A球的動量為PA=5Kg?m/s,B球的動量為PB=7Kg?m/s,當(dāng)A追上B球發(fā)生碰撞后B球的動量大小變?yōu)镻B=10Kg?m/s,則兩球的質(zhì)量關(guān)系可能是( )
A B
A、mB=mA B、mB=2mAC、mB=4mA D、mB=6mA
分析:先由動量守恒可得,碰后A的動量為PA=2Kg?m/s。在碰前A追上B,則一定有vA>vB,即PA/mA>PB/mB,可以得到mB>1.4mA,故答案A被排除,再由碰撞中系統(tǒng)動能不能增加,應(yīng)有P2A/2mA+P2B/mB≥P2A'/2mA+P2B'/mB,解不等式可以得到mB≥17mA/7,答案B被排除,此時我們還要考慮到碰撞后必有vA≥vB,否則二者的碰撞不會結(jié)束,即必有PA'/mA≥PB'/mB,代入數(shù)據(jù)可得mB≤5mA故答案只有C正確。
綜上所述,在分析這類問題時,只要我們從以上三個方面進行把握,類似的問題就不難解決,動量守恒定律和能量關(guān)系是從課本上學(xué)習(xí)到的知識,對于是否符合實際情況的分析,則要求學(xué)生在日常生活中要細心觀察,建立起關(guān)于碰撞過程的動態(tài)模型,并具有一定的邏輯推理能力。
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