动量守恒经典模型

发布 2022-09-14 11:46:28 阅读 1804

.典型问题分析。

1.人船模型。

长为l,质量为m的船停在静水中,一质量为m的人站立在船头,如图4-1所示,若不计水的阻力,当人从船头走到船尾的过程中,船和人对地面的位移各是多少?

例1:气球质量为200千克,载有质量为50千克的人,静止在空中距地面 20米的地方,气球下悬有一根质量可忽略的绳子,此人想从气球上沿绳慢慢下滑至安全到达地面,则这根绳的长度至少为米。

2.板块模型(包括子弹打木块)

类似:如图4-2所示,长木板质量为m,静止在光滑的水平面上,一质量为 m的物体以。

初速度v0滑上木板,与木板相对滑动一段后,最终一起运动,共同运动的速度为v,两。

物间的滑动摩擦力为f,整个过程m相对于地面滑行的位移为s1,m相对于地面滑行的。

位移为s2,m在m上相对滑行的位移为l,由动量守恒定理可知。

对m应用动能定理。

对m应用动能定理。

由能量守恒定律可知。

例1:如图4-3所示,一木块放在光滑水平面上,一子弹水平射入木块中,射入深度为d,平均阻力为f.设木块离原点s远时开始匀速前进,下列判断正确的是( )

a.功fs量度木块增加的动能

b.f(s+d)量度子弹损失的动能。

c.fd量度子弹损失的动能

d.fd 量度子弹、木块系统总机械能的损失。

例2:(07年宣武二模)如图4-4所示,质量是m的木板静止在光滑水平面上,木板长为l0,一个质量为m的小滑块以初速度v0从左端滑上木板,由于滑块与木板间摩擦作用,木板也开始向右滑动,滑块滑到木板右端时二者恰好相对静止,求:

1)二者相对静止时共同速度为多少?

2)此过程中有多少热量生成?

3)滑块与木板间的滑动摩擦因数有多大?

例3:(07年丰台一模)如图4-5所示,质量为m的木板静置在光滑的水平面上,在m上放置一质量为m的物块,物块与木板的接触面粗糙。当物块m以初速度v0向右滑动时( )

a. 若m固定不动,则m对m的摩擦力的冲量为零。

b. 不论m是否固定,m与m相互作用的冲量大小相等、方向相反。

c. 若m不固定,则m克服摩擦力做的功全部转化为内能。

d. 若m不固定,则m克服摩擦力做的功全部转化为木板m的动能。

例4:如图4-6所示,有一质量为m=20kg的物体,以水平速度v0=5m/s的速度滑上静止。

在光滑水平面上的小车,小车质量m=80kg,物体在小车上滑行距离s0=4m后相对小。

车静止,则物体与小车间的动摩擦因数为___物体在相对小车滑行的时间内,

小车在地面上运动的距离为m.

例5:质量为m的长木板静止在光滑的水平面上,质量为m的小滑块以水平速度v从长木板的一端滑上木板,并以2v/3的速度滑离木板,若将此木板固定在水平面上,其它条件相同,则滑块滑离木板的速度为。

例6:如图4-7所示,质量为1kg的小球以6m/s的水平速度射入一光滑的质量为2kg的1/4圆弧形。

轨道底端,该轨道与地面光滑,已知小球刚好能滑到最高点,则该圆弧的半径为。

例7:如图4-8所示,水平面上两足够长的光滑导轨间有垂直向上的匀强磁场b,滑杆ab的。

质量均为m,开始时a杆静止,b杆以速度v向右运动,则最后a杆的速度为___整个过程中产生的热量为。

例8:如图4-9所示,两根间距为l的光滑金属导轨(不计电阻),由一段圆弧部分。

与一段无限长的水平段部分组成,其水平段加有竖直向下方向的匀强磁场,其磁感。

应强度为b,导轨水平段上静止放置一金属棒cd,质量为2m,电阻为2r,另一质量为m,电阻为r的金属棒ab,从圆弧段m处由静止释放下滑至n处进入水平段,圆弧段mn半径为r,所对圆心角为60°,1)ab棒在n处进入磁场区速度多大?此时棒中电流是多少?

2)cd棒能达到的最大速度是多大?

3)cd棒由静止到达最大速度过程中,系统所能释放的热量是多少?

例9:如图4-10甲所示,质量为m的木板静止在光滑水平面上。 一个质量为的小滑块以初速度从木板的左端向右滑上木板。

滑块和木板的水平速度随时间变化的图象如图乙所示。某同学根。

据图象作出如下一些判断:

滑块与木板间始终存在相对运动; ②滑块始终未离开木板;

滑块的质量大于木板的质量在时刻滑块从木板上滑出。

以上判断正确的是( )

a.①③b.①②cd.①②

3.碰撞问题。

一般讨论二物相正碰问题,分三种情况:

1)弹性碰撞:碰撞前后,动量___动能___

m1v1+m2v2 = m1v1’+m2v2’; m1v12+m2v22=m1v1’2+m2v2’2 .

2)非弹性碰撞:碰撞前后,动量___动能___

m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’; m1v12+m2v22=m1v1’2+m2v2’2+δek

3)完全非弹性碰撞:两物碰后合二为一。碰撞前后,动量___动能___且损失最大,

m1v1+m2v2=(m1+m2)v’; m1v12+m2v22 = m1+m2)v’2+δek

常见结论及规律:

1)如图4-11所示,m2原来静止,m1以初速度v1与 m2正向。

弹性碰撞,由m1v1= m1v1’+m2v2’; m1v12=m1v1’2+m2v2’2可解得:v1’= v1 ;v2’= v1。可见:

当m1m2时, v1’>0,即碰后 m1但v1’(2)后面的物体追碰前面的物体时,后面的物体动量(速度)必减少,前面的动量必___且δp增___p减。

3)碰后系统的总机械能一定不大于碰前系统的总机械能。

4)且碰后前面物体的速度必___于后面物体的速度。称为“后不超前”.

5)碰撞是两物体作用时间极短的过程,但许多作用时间较长的情况也可当着碰撞来处理。

例1:质量为1千克的小球以4m/s的速度与质量为2千克的静止小球正碰,关于碰后速度v1’和v2’.下面哪些是可能的。

m/ m/s

m/ m/s

例2:(07年西城一模)在光滑水平面上,质量为m的小球a正以速度v0匀速运动。某时刻小球a与质量为3m的静止小球b发生正碰。

两球相碰后,a球的动能恰好变为原来的1/4。则碰后b球的速度大小是。

abcd.无法确定。

例3:质量为2m的小球a,在光滑水平面上以速度v0与质量为m的静止小球b发生正碰,碰撞后,a球的速率变为原来的,那么碰后b球的速度可能值是( )

abcd.

例4:在光滑的水平面上,动能为e0,动量的大小为p0的钢球1与静止小钢球2发生碰撞,碰撞前后球1的运动方向相反,碰撞后球1的动能、动量大小分别为e1、p1,球2的分别为e2、p2,则必有( )多选)

>e0 >p0

例5:a、b两物体发生正碰,碰撞前后物体a、b都在同一直线上运动,其位移一时间图象。

s—t图)如图中adc和bdc所示。由图4-12可知,物体a、b的质量之比为( )

a.1:1b.1:2

c.1:3d.3:1

例6:(09年海淀适应性训练)如图4-13所示,水平桌面距地面高h=0.80m,桌面上放置两个小物块a、b,物块b置于桌面右边缘,物块a与物块b相距s=2.

0m,两物块质量ma、mb均为0.10 kg。现使物块a以速度v0=5.

0m/s向物块b运动,并与物块b发生正碰,碰撞时间极短,碰后物块b水平飞出,落到水平地面的位置与桌面右边缘的水平距离x=0.80 m。已知物块a与桌面间的动摩擦因数=0.

40,重力加速度g取10m/s2,物块a和b均可视为质点,不计空气阻力。求:

1)两物块碰撞前瞬间物块a速度的大小;

2)两物块碰撞后物块b水平飞出的速度大小;

3)物块a与物块b碰撞过程中,a、b所组成的系统损失的机械能。

动量守恒模型

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动量定理动量守恒

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