高考物理专题动量守恒
1. 动量和冲量
1.1 动量:p=mυ;
1.1.1 动量是矢量,其方向就是速度的方向;
速度方向的改变会引起动量的改变,因此计算动量时必须首先假设正方向;
1.1.2 在数值上动量和动能可以互相转化:
1.2 冲量:I=Ft;
1.2.1 冲量是矢量,方向与合外力F的方向相同;
1.2.2 在所有与冲量有关的计算中,应先假定速度的方向;
2. 动量定理
物体所受合外力的冲量,等于物体动量的改变量(或称为动量的变化)。
用公式表示为: Ft=△p=p2-p1=mυ2-mυ1
2.1 首要是假定正方向
动量定理的前提是“物体所受合外力”,因此物体是受力者,通常选择合外力F的方向为正方向,然后再确定p、υυ1的方向,与正方向同向时取正号“+”、反向时取负号“-”;
2.2 动量定理中的“-”号与速度的方向无关,只表示末动量减去初动量的增量;
即:△p=p2-p1=mυ2-mυ1;
2.3 动量定理关系到四个物理量: F、t、υυ1;
在匀变速直线运动中,应用动量定理可以简化求解过程,特别是只需计算时间参量t时非常方便。
2.4 应用动量定理解题的基本思路
2.4.1 动量定理既适合于某个单一的外力,也适合于物体所受的合力;关键是选定正方向,那么F、
υυ1等矢量的方向都只能在这个选定的方向上;
2.4.2 根据选定的正方向,将各矢量的方向用“+”、“-”标记,动量定理公式中的正负号不能改变;
2.4.3 根据作用力与反作用力等大、反向的性质,转换作用力,应用动量定理求解。
2.5 动量P与动量的增量△P的区别与联系
2.5.1 P是指某一时刻物体运动具有的动量,是一个瞬时矢量,方向由假定的正方向决定,一旦正方向假定好了,那么动量p的方向是确定的;大小由p=mυ决定;
2.5.2 △P是指在一段时间内动量的改变量,是一个过程矢量,方向由末速度方向指向初速度的方向,可能与初速度方向相同,也可能与末速度的方向相同;
大小等于末动量p2与初动量p1的矢量差,△P=p2-p1
2.5.3 P大不一定△P大,同样的,△P大不一定P大。
3. 动量守恒定理
一个运动系统在某个方向上的合外力为零或不受力时,系统在这个方向上的动量守恒。
或者说,把运动系统当成是一个物体时,这个系统在运动方向上不受力、或者所受的合力为零(受力是作用力与反作用力)时,系统在运动方向上的动量保持不变。
用公式表示为:m1υ1+m2υ2=m1υ1+m2υ2
3.1 υυυυ2四个速度必须是同一参考系下的速度!
3.2 动量守恒定理适用于任何场合下的动量守恒
3.3 高中阶段只学习速度都在一条直线上的情况,因此特别注意正方向的选择!
3.4 动量守恒中相对速度问题的求解
动量守恒中的所有速度只能是同一参照系下的速度,若存在相对运动时,一定要把速度放在同一参照系中。
4. 完全弹性碰撞
在整个碰撞过程中动量守恒、机械能也守恒的碰撞过程。主要的类型有:物块在可滑动的光滑弧形轨道上运动,钢性小球、物块的碰撞;
解题格式:“由***和***组成的系统在水平方向上动量守恒,机械能守恒,则有:”
特别关注:
若m1=m2,则碰撞过程等价于速度交换!!碰撞物体变成静止,被碰撞物体叠加一个速度υ0向前运动。
5. 非完全弹性碰撞
在整个碰撞过程中动量守恒、但机械能不守恒的碰撞过程。
主要的类型有:子弹打穿木板;物块在小车或木板上滑动最终与木板分离;
解题格式:“在***过程中,***和***组成的系统水平方向动量守恒,总的能量也守恒,则有:”
适用的公式:
其中的△E可以是摩擦力做负功或转化为热能,也可以是重力势能或电势能等;
特别关注:
机械能不守恒是整个过程,动量守恒只是某一个方向(水平、垂直、斜面等)!
6. 完全非弹性碰撞(子弹打入木块留在木块中)
在整个碰撞过程中动量守恒,组成系统的物体最终粘在一起没有分离,并最终具有相同的速度;
这种碰撞的机械能不守恒,能量损失最大;主要的类型有:
子弹打入木板后留在木板内;物块在小车或木板上滑动,最终没有与木板分离;m1和m2碰撞后粘在一起;
解题格式:“***和***碰撞的过程水平方向动量守恒,最终具有共同速度υ,则有:”
m1υ1+m2υ2=(m1+m2)υt
7.反冲模型
由一个物体(整体或多个物体组成的系统)通过内部的作用力发生爆炸或分裂,形成两个向相反方向独立运动的物体的过程,整个过程中动量守恒。
主要的类型有:子弹出膛;火箭点火升空;炸弹类物体爆炸;被压缩或拉伸的轻弹簧瞬间释放;
解题格式:“爆炸(子弹出膛等)过程动量守恒,则有:
m1υ1=m2υ2
特别关注:
反冲运动中系统分离为两个物体后,总的机械能是系统内部提供的。
8. 弹簧模型中的动量守恒和机械能守恒问题
8.1 弹簧可储存弹性势能,在只有弹簧弹力做功的过程中机械能守恒;
8.2 弹簧处在最大形变量的状态时(拉伸到最长或压缩到最短),弹簧两端的物体具有相同的速度:大小相等、方向相同(包括静止),此时弹簧具有最大的弹性势能;
8.3 当弹簧恢复到原长时,弹力变为零,弹性势能也变为零,系统中必然有一个、而且至少有一个达到最大速度(弹簧振子中弹簧固定,振子在原点达到最大速度)。
缘来·沈老师专用
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