1、章 末 总 结动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一,应用动量守恒定律能解决很多直接由牛顿运动定律难以解决的问题,然而,实际问题错综复杂、灵活多变,这就要求我们在应用动量守恒定律时,应特别注意它的“四性”,即系统性、矢量性、相对性和瞬时性1系统性应用动量守恒定律时,应明确该定律的研究对象是整个系统,这个系统在整个过程中的质量应不变动量守恒定律的“四性”例1一辆装沙的车在光滑水平面上匀速滑行,打开车厢底板上的漏孔后,车漏沙问:车的速度有无变化?若有变化,怎样变化?2矢量性动量守恒定律的数学表达式为一个矢量方程,解题时必须先规定正方向,凡是与正方向相同的矢量取正值,反之取负值这样各矢量的方向可
2、以由其正、负号体现出来在高中物理中,动量守恒定律主要讨论一维的情况,这时该方程容易简化为代数方程例2如图所示,质量为m21 kg 的滑块静止于光滑的水平面上,一小球m150 g,以1 000 m/s的速率碰到滑块后又以800 m/s速率被弹回,试求滑块获得的速度解析:对小球和滑块组成的系统,在水平方向上不受外力,竖直方向上受合力为零,系统动量守恒,以小球初速度方向为正方向,则有v11 000 m/s,v1800 m/s,v20.又m150 g5.0102 kg,m21 kg,由动量守恒定律有m1v10m1v1m2v2.代入数据解得v290 m/s.方向与小球初速度方向一致答案:90 m/s,方
3、向与小球初速度方向一致3相对性动量守恒定律在应用时,系统在作用前、后的动量都应相对于同一惯性参考系,具有相对同一性,若系统的不同部分的动量不是相对同一惯性参考系,则系统的动量就不可能守恒例3光滑水平面上有一平板车,质量M500 kg,上面站着一个质量为m70 kg的人,共同以v0速度匀速前进,现在人相对车以速度u2 m/s向后跑动,问人跑动后车速增加了多少?4瞬时性在动量守恒定律所适用的系统中,一般来说,系统内的各部分在不同时刻具有不同的动量系统在某一时刻的动量,应该是此时刻内各部分的瞬时动量的矢量和,因而在运用动量守恒定律解题时,不应该将不同瞬时的动量相互混淆,更不能交叉套用1运用动量定理解
4、决连续流体的作用问题,即变质量问题,常常需要选取流体为研究对象,如水、空气等2常见的处理方法是隔离出一定形状的一部分流体作为研究对象,这种方法叫微元法,然后列式求解用动量定理处理连续流体的作用问题例4在采煤方法中,有一种方法是用高压水流将煤层击碎而将煤采下,今有一采煤高压水枪,设水枪喷水口横截面积S6 cm2,由枪口喷出的高压水流流速为v60 m/s,设水的密度1103 kg/m3,水流垂直射向煤层并原速弹回,试求煤层表面可能受到的最大平均冲击力解析:设在t内射到煤层上的水的质量为m,则mSvt,设煤层对水的平均冲击力为F,规定F的方向为正方向,由动量定理得FtSv2t(Sv2t)2Sv2t.
5、故F2Sv2211036104602 N4.32103 N.由牛顿第三定律知煤层受到的平均冲击力大小为4.32103N,这即是煤层受到的最大平均冲击力答案:4.32103 N1在此类问题中,由于木块处于光滑水平面上,子弹打击木块的过程中动量守恒2由于存在阻力做功,则系统的机械能减小,且减小量为阻力乘以相对位移(子弹打入木块的深度),所以系统产生的内能,即热量Qfs相对E机“子弹打木块”模型例5如图所示,质量为M的木块静止于光滑的水平面上,一质量为m,速度为v0的子弹水平射入木块且未穿出设木块对子弹的阻力恒为f,求:(1)木块至少多长子弹才不会穿出?(2)子弹在木块中运动了多长时间?解析:子弹在木块中进入的深度L即为木块的最短长度,此后,m和M以共同速度v一起做匀速直线运动,过程示意如下图所示该类综合题常以一维碰撞为命题情景,碰撞后,物体做平抛或圆周运动将动量守恒定律、平抛运动规律以及牛顿运动定律综合运用,结合题中已知和隐含条件列式求解动量守恒与平抛运动、圆周运动综合(1)球B在两球碰撞后一瞬间的速度大小;(2)球A在两球碰撞前一瞬间的速度大小;(3)弹簧的弹力对球A所做的功