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第三節(jié)動量守恒定律在碰撞中的應(yīng)用V1=20m/sV2=10m/s1、動量守恒定律的內(nèi)容:一個系統(tǒng)不受外力或者受外力之和為零,這個系統(tǒng)的總動量保持不變。2、動量守恒定律的表達(dá)式:(1)(2)Δp1=-Δp2(3)Δp=0知識回顧:
3、動量守恒定律的條件:(1)系統(tǒng)不受外力或所受的外力之和為零。(2)系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力。(碰撞與爆炸)(3)系統(tǒng)在某一方向不受外力或所受的外力之和為零,這一方向的動量守恒。知識回顧:一、動量守恒定律問題【例1:】如圖所示,質(zhì)量為m2=1kg的滑塊靜止于光滑的水平面上,以質(zhì)量為m1=50g的小球以v1=100m/s的速率碰到滑塊后又以v2=80m/s的速率被彈回,求滑塊獲得的速度是多少?v1m2m1解:取m1和m2系統(tǒng)作為研究對象,則系統(tǒng)動量守恒,以v1的方向?yàn)檎较颍瑒t根據(jù)動量守恒定律可得:化解可得:
一枚在空中飛行的導(dǎo)彈,質(zhì)量為m,在某點(diǎn)的速度為v,方向水平,如圖所示。導(dǎo)彈在該點(diǎn)突然炸裂成兩塊,其中質(zhì)量為m1
的一塊沿著與v相反的方向飛去,速度v1
。求炸裂后另一塊的速度v2
。分析導(dǎo)彈在空中爆炸時所受合外力應(yīng)是它受到的重力G=(m1+m2)g,可見系統(tǒng)的動量并不守恒。但爆炸的內(nèi)力遠(yuǎn)大于所受的外力即重力,系統(tǒng)的動量可以看作近似守恒?!纠}2】小結(jié):上述兩例屬碰撞和爆炸過程,由于對碰撞和爆炸過程的瞬間,其內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力,所以在此過程系統(tǒng)的動量是守恒的.參考解答:解:取炸裂前速度v的方向?yàn)檎较?,根?jù)動量守恒定律,可得m1v1+(m-m1)v2=mv
解得:總結(jié):動量守恒定律問題的基本步驟和方法⑴確定研究對象組成的系統(tǒng),并對其受力分析判斷是否滿足動量守恒條件;⑵規(guī)定正方向,確定始、末狀態(tài)的總動量⑶列動量守恒方程并求解;3:滿足規(guī)律:動量守恒定律
二、碰撞問題1:定義:碰撞是指相對運(yùn)動的物體相遇時,在極短的時間內(nèi)它們的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生了顯著變化的過程。物理學(xué)中所說的碰撞的含義是相當(dāng)廣泛的,比如兩個物體的碰撞,子彈射入木塊,系在繩子兩端的物體將松弛的繩子突然拉緊,列車車廂的掛接,等都可以視為碰撞。2:特點(diǎn):在碰撞過程中內(nèi)力都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力4:碰撞的類型:(1)彈性碰撞兩物體碰撞很短時間內(nèi)分開(不含中間有彈簧的情況),能量(動能)無損失,稱為彈性碰撞。碰撞前后機(jī)械能(或總動能)守恒和動量守恒;特點(diǎn):【例】質(zhì)量為m1=0.2kg的小球以5m/s的速度在光滑平面上運(yùn)動,跟原來靜止的質(zhì)量為m2=50g的小球相碰撞,如果碰撞是彈性的,求碰撞后球m1與球m2的速度。如圖所示:分析:兩球所組成的系統(tǒng)在碰撞過程中所受到的合外力為零,因此遵守動量守恒定律,又因?yàn)槭菑椥耘鲎玻鲎策^程中無機(jī)械能損失,因此碰撞前后系統(tǒng)總動能相等。
討論:1.若m1=m2質(zhì)量相等的兩物體彈性碰撞后交換速度2.若m1<<m23.若m1>>m2(2)非彈性碰撞
在實(shí)際發(fā)生的碰撞中,機(jī)械能要有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,這樣的碰撞稱為非彈性碰撞,所以在非彈性碰撞中,碰撞結(jié)束時的總動能要小于碰撞前的總動能.其規(guī)律可表示為:
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′特點(diǎn):這類問題能量(動能)損失最多,即:碰撞后總機(jī)械能小于碰撞前的總機(jī)械能,但動量是守恒。(3)完全非彈性碰撞這類問題是兩個物體碰后合為一個整體,以共同的的速度運(yùn)動,這類碰撞稱為完全非彈性碰撞。
解決碰撞問題須同時遵守的三個原則:1.系統(tǒng)動量守恒原則
3.物理情景可行性原則例如:追趕碰撞:碰撞前:碰撞后:在前面運(yùn)動的物體的速度一定不小于在后面運(yùn)動的物體的速度2.能量不增加的原則練習(xí)1、質(zhì)量相等A、B兩球在光滑水平桌面上沿同一直線,同一方向運(yùn)動,A球的動量是7kg·m/s,B球的動量是5kg·m/s,當(dāng)A球追上B球發(fā)生碰撞,則碰撞后兩球的動量可能值是()A.pA1=6kg·m/s,pB1=6kg·m/sB.pA1=3kg·m/s,pB1=9kg·m/sC.pA1=-2kg·m/s,pB1=14kg·m/sD.pA1=-4kg·m/s,pB'=17kg·m/sA課堂練習(xí)分析:碰撞時動量守恒:可知:A、B、C都滿足.總動能不能增加,即2、在光滑水平面上,一質(zhì)量為m、速度大小為v的A球與質(zhì)量為2m靜止的B球碰撞后,A球的速度方向與碰撞前相反.則碰撞后B球的速度大小可能是()A.0.6vB.0.4vC.0.3vD.0.2vA課堂練習(xí)三、碰撞問題的典型應(yīng)用總結(jié)相互作用的兩個物體在很多情況下,皆可當(dāng)作碰撞處理,那么對相互作用中兩個物體相距恰“最近”、相距恰“最遠(yuǎn)”或恰上升到“最高點(diǎn)”等一類臨界問題,求解的關(guān)鍵都是“速度相等”。
(1)光滑水平面上的A物體以速度V0去撞擊靜止的B物體,A、B物體相距最近時,兩物體速度必相等(此時彈簧最短,其壓縮量最大)。 3、質(zhì)量均為2kg的物體A、B,在B物體上固定一輕彈簧,則A以速度6m/s碰上彈簧并和速度為3m/s的B相碰,則碰撞中AB相距最近時AB的速度為多少?彈簧獲得的最大彈性勢能為多少?課堂練習(xí)(2)物體A以速度V0滑到靜止在光滑水平面上的小車B上,當(dāng)A在B上滑行的距離最遠(yuǎn)時,A、B相對靜止,A、B兩物體的速度必相等。ABV04、質(zhì)量為M的木板靜止在光滑的水平面上,一質(zhì)量為m的木塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以初速度V0向右滑上木板,木板與木塊間的動摩擦因數(shù)為μ,求:木板的最大速度?mMV0課堂練習(xí)(3)質(zhì)量為M的滑塊靜止在光滑水平面上,滑塊的光滑弧面底部與桌面相切,一質(zhì)量為M的小球以速度V0向滑塊滾來,設(shè)小球不能越過滑塊,則小球到達(dá)滑塊上的最高點(diǎn)時(即小球的豎直向上速度為零),兩物體的速度肯定相等。
5、如圖所示,質(zhì)量為M的滑塊靜止在光滑的水平桌面上,滑塊的光滑弧面底部與桌面相切,一個質(zhì)量為m的小球以速度v0向滑塊滾來,設(shè)小球不能越過滑塊,則小球到達(dá)最高點(diǎn)時,小球與滑塊的速度各是多少?課堂練習(xí)碰撞問題的典型應(yīng)用相互作用的兩個物體在很多情況下,皆可當(dāng)作碰撞處理,那么對相互作用中兩個物體相距恰“最近”、相距恰“最遠(yuǎn)”或恰上升到“最高點(diǎn)”等一類臨界問題,求解的關(guān)鍵都是“速度相等”。17、許多人缺少的不是美,而是自信的氣質(zhì),記?。鹤孕疟旧砭褪且环N美。有了積極的心態(tài)就容易成功。12、想要見到那一片期望已久的彩虹,就得堅(jiān)持奮斗,經(jīng)得起時間的考念。4、誰說我不行,螢光都可以照亮一個人的行程。6、實(shí)力的來源不是勝利。唯有奮斗才能增強(qiáng)實(shí)力。當(dāng)你歷經(jīng)苦難而不氣餒,那就是實(shí)力。14、使我們不快樂的,都是一些芝麻小事,我們可以躲閃一頭大象,卻躲不開一只蒼蠅。8、不論你覺得自個多么的意外,持久有人比你更加意外。13、有點(diǎn)缺點(diǎn)沒關(guān)系,這樣才真實(shí)。14、若工作計(jì)劃與男友約會檔期沖突,取前者——前者不會辜負(fù)你。14、使我們不快樂的,都是一些芝麻小事,我們可以躲閃一頭大象,卻躲不開一只蒼蠅。7、再長的路,一步步也能走完,再短的路,不邁開雙腳也無法到達(dá)。4、感謝黑夜的來臨,我知道今天不論有多失敗,全新的明天仍然等待我來證明自己。2、流星之所以美麗在于燃燒的過程,人生之所以美麗在于奮斗的過程。15、有人感激過你的善良嗎,貌似他們只會得寸進(jìn)尺。5、那些比你走得遠(yuǎn)的人,并不是聰慧,而是每天多走了一點(diǎn)。11、女生只有在自己喜歡的男生面前可以變成女生,其他時候必須像一個爺們?nèi)^斗。13、用快
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