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高二物理 动量守恒定律的应用 复习 人教版


物理 动量守恒定律的应用 【学习目标】 (1)掌握动量守恒定律的应用. (2)知道碰撞、爆炸现象的特点. (3)会处理碰撞、爆炸类问题(只限一维运动) . 【学习障碍】 1.理解障碍 碰撞、爆炸类问题的特点. 2.解题障碍 碰撞、爆炸类问题. 【学习策略】 1.理解障碍 层析法理解碰撞、爆炸类问题的特点. (1)爆炸和碰撞具有一个共同特点,即相互作用的力为变力,作用的时间短,作用

力很大,且远远大于系 统受的外力,故均可用动量守恒定律来处理. (2)在爆炸过程中,因有其他形式的能转化为动能,所以系统的动能会增加. (3)在碰撞过程中,如果没有动能损失,碰撞前与碰撞后总动能相等;如果有部分动能转化为内能,系统 的总动能减小,系统的总动能是不可能增加的. (4)由于碰撞(或爆炸)作用时间极短,因此作用过程中物体的位移很小,一般可忽略不计,可以认为, 碰撞(或爆炸)后还从碰撞(或爆炸)前瞬间的位置以新的动量开始运动. 2.解题障碍 规律近似应用法破解碰撞、爆炸类问题. 在碰撞、爆炸类问题中,尽管系统受到的外力之和不为零,系统总动量不守恒,但由于内力远大于外力, 仍近似认为系统的动量守恒. [例 1] (2002 年春季高考)在高速公路上发生一起交通事故,一辆质量为 1500 kg 向南行驶的长途客车迎 面撞上了一质量为 3000 kg 向北行驶的卡车,碰后两辆车接在一起,并向南滑行了一小段距离后停止.根据测 速仪的测定,长途客车碰前以 20 m/s 的速率行驶,由此可判断卡车碰前的行驶速率 A.小于 10 m/s B .大于 10 m/s 小于 20 m/s C.大于 20 m/s 小于 30 m/s D.大于 30 m/s 小于 40 m/s 解析:考查动量守恒定律的应用.根据碰后两车接在一起还向南滑行一小段距离,可知碰撞前后的总动量 是向南的,令向南的方向为正方向,则 m 客 v 客-m 卡 v 卡>0,1500×20-3000×v 卡>0,v<10 m/s.答案为 A. 点评:本题为一道估算题.要注意挖掘题中的隐含信息——系统的总动量是向南的.在规定向南的方向为 正方向时,从而引出 m 客 v 客-m 卡 v 卡>0,进而解决问题. [例 2]如图 8—4—1 所示,一轻质弹簧两端连着物体 A 和 B,放在光滑的水平面上.物体 A 被水平速度 为 v0的子弹射中并嵌在其中.已知物体 A 的质量是物体 B 的质量的 3/4,子弹的质量是物体 B 的质量的 1/4, 求弹簧压缩到最短时 B 的速度. 图 8—4—1 解析:方法一:本题所研究的过程可分成两个物理过程:一是子弹射入 A 的过程(从子弹开始射入 A 到它 们获得相同速度),这一过程时间极短,物体 A 的位移可忽略,故弹簧没有形变,B 没有受到弹簧的作用,其运 动状态没有变化.所以这个过程中仅是子弹和 A 发生相互作用(碰撞),二者动量守恒. 第 1 页 共 4 页 设子弹的质量为 m,由动量守恒定律有: mv0=(m+mA)v1 则子弹和 A 获得的共同速度为 v1=mv0/(m+mA)=mv0/(m+3m)=v0/4. 二是 A(包括子弹)以 v1的速度开始压缩弹簧.在这一过程中,A(包括子弹)向右做减速运动,B 向右做加速 运动.当 A(包括子弹)的速度大于 B 的速度时,它们间的距离缩短,弹簧的压缩量增大;当 A(包括子弹)的速度 小于 B 的速度时,它们间的距离增大,弹簧的压缩量减小.所以当 A(包括子弹)的速度和 B 的速度相等时,弹 簧被压缩到最短.在这一过程中,系统(A、

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