相对运动中的动量与能量守恒专题_百度文库
高中物理解题高手:专题13动量守恒和能量守恒
高中物理解题高手:专题13动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒[重点难点提示]动量和能量是高考中的必考知识点,考查题型多样,考查角度多变,大部分试题都与牛顿定律、曲线运动、电磁学知识相互联系,综合出题。
其中所涉及的物理情境往往比较复杂,对学生的分析综合能力,推理能力和利用数学工具解决物理问题的能力要求均高,常常需要将动量知识和机械能知识结合起来考虑。
有的物理情景设置新颖,有的贴近于学生的生活实际,特别是多次出现动量守恒和能量守恒相结合的综合计算题。
在复习中要注意定律的适用条件,掌握几种常见的物理模型。
一、解题的基本思路:解题时要善于分析物理情境,需对物体或系统的运动过程进行详细分析,挖掘隐含条件,寻找临界点,画出情景图,分段研究其受力情况和运动情况,综合使用相关规律解题。
⑴由文字到情境即是审题,运用D图象语言‖分析物体的受力情况和运动情况,画出受力分析图和运动情境图,将文字叙述的问题在头脑中形象化。
画图,是一种能力,又是一种习惯,能力的获得,习惯的养成依靠平时的训练。
⑵分析物理情境的特点,包括受力特点和运动特点,判断物体运动模型,回忆相应的物理规律。
⑶决策:用规律把题目所要求的目标与已知条件关联起来,选择最佳解题方法解决物理问题。
二、基本的解题方法:阅读文字、分析情境、建立模型、寻找规律、解立方程、求解验证⑴分步法(又叫拆解法或程序法):在高考计算题中,所研究的物理过程往往比较复杂,要将复杂的物理过程分解为几步简单的过程,分析其符合什么样的物理规律再分别列式求解。
这样将一个复杂的问题分解为二三个简单的问题去解决,就化解了题目的难度。
⑵全程法(又叫综合法):所研究的对象运动细节复杂,但从整个过程去分析考虑问题,选用适合整个过程的物理规律,如两大守恒定律或两大定理或功能关系,就可以很方便的解决问题。
⑶等效法(又叫类比法):所给的物理情境比较新颖,但可以把它和熟悉的物理模型进行类比,把它等效成我们熟知的情境,方便的解决问题。
动量守恒定律与能量守恒定律
动量守恒定律与能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律是物理学中两个重要的基本定律。
它们通过描述物体运动或相互作用过程中的一些规律,帮助我们更深入地理解并解释自然界中发生的现象。
动量守恒定律,也被称为牛顿第三定律,指出在一个封闭系统中,如果没有外力作用,系统内的总动量将保持不变。
换句话说,系统内的物体之间相对运动的总动量始终保持恒定。
这个定律可以用数学公式表示为:Σmv = 0,其中Σmv表示系统中物体的总动量。
这意味着当一个物体获得了一定的动量时,其他物体的动量必然发生相应的改变,以保持系统的总动量为零。
动量守恒定律对于解释运动过程中的碰撞、反弹和推力等现象非常重要。
以碰撞为例,当两个物体发生碰撞时,它们之间会相互传递动量,但总动量始终保持不变。
这就是我们常见的“动量守恒”的原理。
相比之下,能量守恒定律强调的是能量在一个封闭系统中的守恒。
能量是物体的基本属性,它可以是动能、势能、热能等形式存在。
能量守恒定律指出在一个封闭系统中,如果没有外部能量输入或输出,系统内的能量总量将保持不变。
换句话说,能量既不能创造也不能消失,只能从一种形式转化为另一种形式。
我们通常用数学公式ΣE = 0表示能量守恒定律,其中ΣE表示系统的总能量。
这意味着在一个封闭系统中,能量转化的过程可以是动能转化为势能,势能转化为热能等,但总能量始终保持不变。
能量守恒定律可以解释很多物理现象,例如机械能守恒、光能转化为电能等。
以机械能守恒为例,当一个物体从高处自由落下时,它的势能逐渐转化为动能,但总的机械能(势能加动能)保持不变。
在实际应用中,动量守恒定律和能量守恒定律常常相互关联。
在碰撞过程中,动量守恒定律用于描述物体运动前后的变化,而能量守恒定律则用于考虑动能转化和损失等能量变化。
动量守恒定律和能量守恒定律是物理学中两个基本的守恒定律。
它们不仅帮助我们理解和解释许多自然界中的现象,还为工程学和技术应用提供了重要的理论基础。
通过深入研究和应用这两个定律,我们可以更好地认识和探索自然界的奥秘。
动量守恒定律与能量守恒定律
在环境保护和污染治理中,利用动量守恒定律和能量守恒定律来 分析和解决环境问题。
05 深入理解动量守恒定律与 能量守恒定律的意义
对物理学发展的影响
奠定物理学基础
动量守恒定律和能量守恒定律是物理学中最基本、最重要 的原理之一,为整个物理学的发展提供了坚实的理论基础。
推动物理学进步
这两个定律的发现和证明推动了物理学的发展,引发了多 次科学革命,不断推动着物理学理论的完善和创新。
物体运动
01
动量守恒定律可以解释和理解物体运动的现象,如碰撞、火箭
发射等。
声学原理
02
声音传播过程中,声波的动量守恒,能量守恒定律则解释了声
音的传播速度和强度变化。
电磁波传播
03
电磁波的传播过程中,能量守恒定律解释了电磁波的能量分布
和传播速度。
工程领域的运用
01
02
03
机械工程
在机械设计中,动量守恒 定律和能量守恒定律被广 泛应用于分析机械系统的 运动和能量传递。
动量守恒定律与能量守恒定律
contents
目录
• 动量守恒定律 • 能量守恒定律 • 动量守恒与能量守恒的关系 • 动量守恒定律与能量守恒定律在现实生
活中的应用 • 深入理解动量守恒定律与能量守恒定律
的意义
01 动量守恒定律
定义与公式
定义
动量守恒定律是物理学中的基本定律之一,它指出在没有外 力作用的情况下,一个封闭系统的总动量保持不变。
动量守恒定律要求系统是封闭的,即 系统中的物质不能离开或进入系统。
系统内力的矢量和为零
系统内力的矢量和为零意味着系统内 部相互作用力的总和为零,不会改变 系统的总动量。
动量守恒定律的应用实例
能量守恒和动量守恒物体运动中的能量和动量变化
能量守恒和动量守恒物体运动中的能量和动量变化物体在运动过程中,能量和动量是两个重要的物理量。
能量守恒和动量守恒是贯穿于物理学的基本原理,通过它们可以解释物体在运动中能量和动量的变化。
本文将详细介绍能量守恒和动量守恒原理,并阐述物体运动中能量和动量的变化。
一、能量守恒能量是物体进行运动或变化所具有的物理性质,可以分为动能、势能等形式。
根据能量守恒定律,一个系统内的能量总量在没有外界能量输入或输出的情况下保持不变。
在物体运动中,能量的变化可以通过物体的动能和势能之间的转换来实现。
例如,当一个物体从静止状态开始向下滑动时,其重力势能转化为动能,使得物体的速度逐渐增加。
同时,在运动过程中,物体会受到外力的做功,使得能量从外界传递到物体内部,增加物体的总能量。
然而,需要注意的是,能量守恒定律并不意味着能量的形式不会改变。
在运动过程中,能量可以转化为其他形式。
例如,当物体在空气中运动时,摩擦力会使得物体的机械能逐渐转化为热能,造成能量损失。
尽管如此,总能量在没有外界能量输入或输出的情况下保持不变。
二、动量守恒动量是物体进行运动时的物理性质,可以用来描述物体运动的快慢和方向。
动量守恒定律表明,在一个封闭系统中,物体的总动量在没有外力作用的情况下保持不变。
在物体运动中,动量的变化可以通过物体所受的力来解释。
根据牛顿第二定律,力和物体的加速度成正比,而加速度是动量的变化率。
当一个物体受到外力作用时,它的动量会发生变化。
例如,当一个人用力推一个静止的小车时,小车会受到一定大小的力,从而获得一定大小和方向的动量。
然而,根据动量守恒定律,当没有外力作用于系统时,物体的总动量保持不变。
这意味着,物体之间的相互作用会导致动量的转移和变化。
例如,在碰撞过程中,两个物体之间相互作用的力可以改变它们的动量。
但是,无论这种相互作用是弹性碰撞还是非弹性碰撞,物体系统内的总动量之和始终保持不变。
三、能量和动量在物体运动中的变化能量和动量在物体运动中的变化是相互关联的。
动量与能量守恒
动量与能量守恒动量和能量是物理学中两个重要的守恒量,它们对于理解和描述各种物理现象都具有重要作用。
本文将介绍动量和能量守恒的概念、原理以及在实际应用中的重要性。
一、动量守恒动量是物体运动中的基本物理量,定义为物体的质量乘以其速度。
动量的大小和方向与物体的质量和速度有关。
当一个物体不受外力作用时,它的动量保持不变,这就是动量守恒的基本原理。
动量守恒定律可以用数学公式表示如下:\[ m_{1}v_{1}+m_{2}v_{2}=m_{1}v'_{1}+m_{2}v'_{2} \]其中,m和v分别代表物体的质量和速度。
这个公式表示了两个物体碰撞前后动量的守恒关系。
根据动量守恒定律,系统内外力的合力为零时,系统的总动量保持不变。
动量守恒在许多物理问题中都有广泛的应用,例如汽车碰撞、弹道学、运动物体的跳跃等。
通过分析动量守恒,可以预测物体运动的轨迹和速度变化。
二、能量守恒能量是物体运动和变化的基本原因,它存在于各种物理系统中。
能量守恒定律指出,在一个封闭系统中,能量既不能被创造也不能被消灭,只能从一种形式转化为另一种形式,总能量保持不变。
能量守恒定律可以用数学公式表示如下:\[ E_{i} = E_{f} \]其中,\(E_{i}\)代表系统的初始能量,\(E_{f}\)代表系统的最终能量。
这个公式表明,在一个封闭系统中,能量总量在时间上保持不变。
能量守恒在物理学中起着重要的作用,它可以解释和预测各种物理现象,例如机械能守恒、热能守恒和化学能守恒等。
通过分析能量守恒,可以计算物体的动能、势能和热能的变化。
三、动量与能量守恒的关系动量和能量守恒是物理学中两个独立但相互联系的概念。
它们在某些情况下可以相互转化,但在大多数情况下是独立守恒的。
例如,在完全弹性碰撞中,动量守恒和能量守恒同时成立。
动量守恒可以用来确定碰撞物体的速度变化,而能量守恒可以用来确定碰撞物体的动能变化。
在这种情况下,动量和能量都守恒,并且可以相互转化。
4-5 相对论的动量和能量
2
m0 = 1.673 × 10
−10
− 27
kg
m0 c = 1.503 × 10
J = 938MeV
16
1千克的物体所包含的静能 千克的物体所包含的静 千克的物体所包含的 1千克汽油的燃烧值为 千克汽油的燃烧值为
= 9 × 10 J
7
4.6 ×10
焦耳 .
5)相对论能量和质量守恒是一个统一的物理规律。 )相对论能量和质量守恒是一个统一的物理规律。 统一的物理规律
2 3 4 1 H + 1 H → 2 He 1 +0n
氘核和氚核聚变为氦核的过程中,静能量减少了 氘核和氚核聚变为氦核的过程中,
∆E = 17.59MeV
§14-6 广义相对论简介
狭义相对论认为:在所有惯性坐标系中, 狭义相对论认为:在所有惯性坐标系中,物理 学定律都具有相同的表达式。在非惯性系中, 学定律都具有相同的表达式。在非惯性系中,物理 规律又将如何呢? 规律又将如何呢? 爱因斯坦从非惯性系入手, 爱因斯坦从非惯性系入手,研究与认识了等效 原理, 原理,进而建立了研究引力本质和时空理论的广义 相对论。 相对论。 广义相对论的等效原理 一观测者在火箭舱里做自由落体实验。 一观测者在火箭舱里做自由落体实验。 在(b)中火箭静止在地面惯性系上,他将看到 )中火箭静止在地面惯性系上, 质点因引力作用而自由下落; 质点因引力作用而自由下落;
10
1g 铀— 235 的原子裂变所释放的能量
我国于 1958 年建成的首座重水反应堆
2 轻核聚变
2 1H
+
2 1H
→ He
4 2
氘核 氦核 质量亏损
2 − 27 m0 ( 1 H ) = 3.3437 × 10 kg 4 m0 ( 2 He) = 6.6425 × 10 −27 kg
运动物体的能量守恒与动量守恒定律分析
运动物体的能量守恒与动量守恒定律分析运动物体的能量守恒与动量守恒定律是物理学中重要的基本原理,它们揭示了物体在运动过程中能量和动量的守恒规律。
本文将从理论和实践两个方面分析这两个定律的原理和应用。
一、能量守恒定律能量守恒定律是指在一个封闭系统中,能量的总量在任何时刻都保持不变。
对于运动物体而言,其能量守恒定律可以分为动能守恒和势能守恒两个方面。
动能守恒是指物体在运动过程中,其动能的总量保持不变。
动能的大小与物体的质量和速度有关,可以用公式E=1/2mv²表示,其中E为动能,m为物体的质量,v为物体的速度。
当物体在运动过程中没有受到外力的作用时,动能守恒定律成立。
例如,一个自由落体的物体在下落过程中,只受到重力的作用,没有其他外力的干扰,其动能将保持不变。
势能守恒是指物体在运动过程中,其势能的总量保持不变。
势能是由物体所处位置决定的,常见的有重力势能、弹性势能等。
在没有外力做功的情况下,势能守恒定律成立。
例如,一个弹簧被压缩后释放,弹簧的势能会转化为物体的动能,当物体再次回到原来位置时,其势能又会恢复到原来的大小。
能量守恒定律在日常生活中有着广泛的应用。
例如,我们乘坐电梯上楼时,电梯的势能会转化为我们的动能,使我们能够上升到目标楼层。
再例如,我们玩弹球游戏时,弹球在碰撞过程中动能的转化使得游戏更加有趣。
二、动量守恒定律动量守恒定律是指在一个封闭系统中,物体的总动量在任何时刻都保持不变。
动量的大小与物体的质量和速度有关,可以用公式p=mv表示,其中p为动量,m为物体的质量,v为物体的速度。
当物体在运动过程中没有受到外力的作用时,动量守恒定律成立。
动量守恒定律在碰撞过程中有着重要的应用。
碰撞可以分为弹性碰撞和非弹性碰撞两种情况。
弹性碰撞是指碰撞物体在碰撞过程中动能守恒,并且碰撞前后物体的动量大小和方向都保持不变。
例如,两个弹球碰撞后,它们的动量之和仍然保持不变。
非弹性碰撞是指碰撞物体在碰撞过程中动能不守恒,但总动量仍然保持不变。
物理学中的动量与能量守恒
物理学中的动量与能量守恒在物理学中,动量与能量的守恒定律是两个基本原理,无论是天体运动还是微观粒子的相互作用,都能够通过这两个定律进行解释和预测。
本文将深入探讨动量与能量守恒的含义、应用以及相关的实验验证。
动量守恒指的是,一个系统的总动量在任何情况下都保持不变。
动量是描述质点运动状态的物理量,它是质量与速度的乘积。
当一个物体在没有外力作用的情况下运动,其动量保持不变。
这种守恒现象可以通过实验进行验证。
例如,可以观察一个静止的小球受到一个撞击后的运动情况。
实验结果表明,小球在撞击后会获得一定的速度,但是整个系统的动量总和保持不变。
能量守恒是宇宙中另一个重要的定律。
能量是物体进行工作所需的能力,它有很多形式,如动能、势能、热能等。
根据能量守恒定律,一个封闭系统中的总能量在任何情况下都保持不变。
这意味着能量可以从一种形式转化为另一种形式,但总能量的数量不会改变。
动量守恒与能量守恒是密切相关的。
动量转移可以导致能量的转化,而能量的转化也可以导致动量的变化。
例如,在碰撞中,动能可以转化为其他形式的能量,比如声能或形变能。
而在弹性碰撞中,动量与能量都得到保持,即动量与能量守恒。
动量与能量守恒定律在很多实际问题中都有广泛应用。
在机械系统中,我们可以利用动量守恒来解释砲弹射击、车辆碰撞等情况。
在天体物理学领域,动量守恒可以解释行星运动、恒星爆发等现象。
在核反应中,能量守恒可以帮助我们理解核能的释放和利用。
动量与能量守恒的实验验证也是物理学家们一直致力于的研究领域之一。
通过实验观察和记录,我们可以验证这两个守恒定律的正确性,并且进一步完善我们对物理规律的认识。
例如,利用碰撞试验和能量传递分析,我们可以验证动量守恒的定律,并通过精确的测量和计算,验证能量守恒的正确性。
在科技的不断发展下,动量与能量守恒的应用也在不断扩展。
例如,在交通安全领域,我们可以通过研究动能转化和动量守恒规律,设计出更安全的汽车结构和保护措施。
运动物体的能量守恒与动量守恒方程
运动物体的能量守恒与动量守恒方程在物理学中,能量守恒和动量守恒是两个基本的守恒定律。
它们描述了物体在运动过程中能量和动量的守恒关系。
本文将探讨运动物体的能量守恒和动量守恒方程,并分析它们在实际应用中的意义。
一、能量守恒方程能量守恒是指在一个封闭系统中,能量的总量保持不变。
对于运动物体来说,能量守恒方程可以表达为:能量初 = 能量末其中,能量初代表物体在运动开始时的总能量,能量末则代表物体在运动结束时的总能量。
在运动物体的能量守恒方程中,能量可以分为两种形式:动能和势能。
动能是物体由于运动而具有的能量,可以表示为1/2mv²,其中m为物体的质量,v为物体的速度。
势能则是物体由于位置而具有的能量,可以表示为mgh,其中g为重力加速度,h为物体的高度。
以一个自由落体的物体为例,当物体从高处下落时,它的势能逐渐转化为动能。
当物体触地时,势能完全转化为动能,而动能则达到最大值。
根据能量守恒方程,物体在下落过程中的能量初等于能量末,即mgh = 1/2mv²。
通过简化计算,可以得到v = √2gh。
这个公式表明,物体的下落速度只与重力加速度和高度有关,而与物体的质量无关。
能量守恒方程在实际应用中有着广泛的应用。
例如,在机械工程中,我们可以利用能量守恒方程来计算机械系统中的能量转换效率。
在能源领域,我们可以利用能量守恒方程来研究能源转换和利用的效率。
能量守恒方程的应用不仅可以帮助我们理解物体的能量变化过程,还可以指导实际工程和科学研究中的问题解决。
二、动量守恒方程动量守恒是指在一个封闭系统中,物体的总动量保持不变。
动量可以定义为物体的质量乘以速度,即p = mv。
对于运动物体来说,动量守恒方程可以表达为:动量初 = 动量末在动量守恒方程中,动量的改变可以通过外力的作用来实现。
根据牛顿第二定律,力可以表示为质量乘以加速度,即F = ma。
通过对动量守恒方程的推导,我们可以得到FΔt = Δmv,其中Δt为时间间隔,Δm为物体的质量改变量。
力学中的动量与能量的守恒
力学中的动量与能量的守恒力学是物理学的一个重要分支,研究物体的运动和受力情况。
动量和能量是力学中两个基本的物理量,它们在物体运动过程中起着至关重要的作用。
本文将从动量守恒和能量守恒的角度来探讨力学中这两个关键概念的原理和应用。
1. 动量守恒原理动量是描述物体运动状态的物理量,它等于物体质量乘以速度。
动量的守恒原理指的是一个系统中的总动量在没有受到外力作用时保持不变。
动量守恒定律可以简述为:对于一个封闭系统中的物体,总动量在时间内保持恒定。
这意味着在没有外界力的情况下,物体的动量不会发生改变。
例如,打击一个静止的球,当球受到撞击后,动量在球体内部重新分配,但整个系统的总动量保持不变。
2. 动量守恒的应用动量守恒原理在实际生活中有着广泛的应用。
其中一个典型例子是汽车碰撞。
在车辆碰撞事故中,当两辆车相撞时,它们的动量发生改变。
根据动量守恒原理,车辆碰撞前后的总动量应该保持不变。
因此,根据碰撞前后的速度和质量,我们可以计算出碰撞后车辆运动的状态。
此外,动量守恒原理还可以应用于火箭推进系统、弹道学和运动力学的研究中。
这些应用进一步验证了动量守恒原理的重要性,并为人们提供了基础的物体运动描述和预测能力。
3. 能量守恒原理能量是物体所具有的做功能力,它是物体的物理属性。
能量守恒原理是指在一个封闭系统中,总能量在一个过程中保持不变。
根据能量守恒原理,能量可以相互转化,但总能量的大小始终保持不变。
一个典型的例子是弹簧。
当弹簧压缩时,机械能转化为弹性势能。
而当弹簧释放时,弹性势能转化为机械能。
无论是在机械领域还是其他领域,总能量守恒原理都是一个普遍适用的规律。
4. 能量守恒的应用能量守恒原理在能源领域有着重要的应用。
例如,在水电站中,流动的水通过水轮机进行转化,将水的动能转换为机械能。
而机械能通过电机转化为电能,最终为人们提供可靠的电力。
此外,能量守恒也应用于热力学、核能研究以及光学等领域。
通过总结能量的转化规律,科学家们能够深入理解不同领域中的物理过程,并应用于实际应用中。
动量守恒与动能守恒
碰撞问题
定义:两个或多个物体在运动中发生接触并产生相互作用力的现象 应用场景:汽车安全气囊、航空航天、体育运动等 动量守恒与动能守恒在碰撞问题中的体现:碰撞前后动量守恒,动能变化与碰撞力成正比 碰撞问题的求解方法:利用动量守恒和动能守恒建立方程,通过求解方程得到结果
火箭推进原理
火箭推进器利用反作用力原理,通过燃料燃烧产生高速气体推动火箭升空。
适用范围
适用于惯性参考 系
适用于质点或质 点系
适用于机械运动
适用于非弹性碰 撞
实例分析
自由落体运 动
火箭发射
弹性碰撞 星球运动
动能守恒定律的局限性
仅适用于孤立系统,忽略了外界对系统的能量传递 忽略了摩擦力等耗散力对系统动能的消耗 忽略了系统内部非弹性碰撞对动能的影响 在高速或强引力场等极端条件下,动能守恒定律可能不适用
动量守恒定律的局限性
适用范围有限:只适用于没有外力作用的孤立系统 忽略能量损失:只考虑动量,忽略了能量损失的影响 无法解释某些现象:如碰撞过程中的能量损失和速度方向变化 需要其他定律辅助:在复杂系统中,需要结合其他物理定律进行解释
02
动能守恒定律
定义和公式
定义:一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零时,系统的总动量保持不变。 公式:p=mv,其中p表示动量,m表示质量,v表示速度。 适用范围:适用于宏观低速的物体,不适用微观高速的物体。 意义:是物理学中重要的基本定律之一,在解决力学问题时具有重要的作用。
05
动量守恒与动能守 恒的拓展研究
动量守恒定律和动能守恒定律的数学推导
动量守恒定律的数学表达式: p=mv,表示物体质量与速度的 乘积为动量
动量守恒定律的推导过程:通过 牛顿第二定律和力的合成与分解 等知识推导得出
大学物理第三章动量守恒定律和能量守恒定律
动量守恒定律的表述
总结词
动量守恒定律表述为系统不受外力或所 受外力之和为零时,系统总动量保持不 变。
VS
详细描述
动量守恒定律是自然界中最基本的定律之 一,它表述为在一个封闭系统中,如果没 有外力作用或者外力之和为零,则系统总 动量保持不变。也就是说,系统的初始动 量和最终动量是相等的。
动量守恒定律的适用条件
能量守恒定律可以通过电磁学 的基本公式推导出来。
能量守恒定律可以通过相对论 的质能方程推导出来。
能量守恒定律的应用实例
01
02
03
04
机械能守恒
在无外力作用的系统中,动能 和势能可以相互转化,但总和
保持不变。
热能守恒
在一个孤立系统中,热量只能 从高温物体传递到低温物体,
最终达到热平衡状态。
电磁能守恒
详细描述
根据牛顿第三定律,作用力和反作用力大小相等、方向相反。如果将一个物体施加一个力F,则该力会产生一个 加速度a,进而改变物体的速度v。由于力的作用是相互的,反作用力也会对另一个物体产生相同大小、相反方向 的加速度和速度变化。因此,在系统内力的相互作用下,系统总动量保持不变。
02
能量守恒定律
能量守恒定律的表述
感谢观看
01
能量守恒定律表述为:在一个封闭系统中,能量不能被创造或消灭, 只能从一种形式转化为另一种形式。
02
能量守恒定律是自然界的基本定律之一,适用于宇宙中的一切物理过 程。
03
能量守恒定律是定量的,可以用数学公式表示。
04
能量守恒定律是绝对的,不受任何物理定律的限制。
能量守恒定律的适用条件
能量守恒定律适用于孤立系统,即系统与外界没有能量 交换。
相对论的能量守恒与动量守恒
相对论的能量守恒与动量守恒相对论是爱因斯坦的伟大理论之一,它改变了人们对于时间、空间和物质的认识。
其中,相对论中的能量守恒和动量守恒是非常重要的概念。
在古典物理学中,能量守恒和动量守恒是基本定律,但当我们进入相对论领域时,这些定律会发生一些微妙的变化。
首先,让我们来探讨相对论中的能量守恒。
在相对论中,能量并不是一个独立的量,而是与物体运动的速度和质量相关的。
根据质能方程E=mc²,质量m与能量E之间存在着一种等价关系。
当物体的速度接近光速时,质量会变得越来越大,也就意味着能量也越来越高。
这就是著名的质能方程所揭示的。
相对论中的能量守恒是指在相对论速度下,系统的总能量保持不变。
这意味着能量在不同形式之间的转换是可能的,但能量的总量仍然是守恒的。
比如,当一个物体以接近光速的速度运动时,它的动能会增加,而其它形式的能量(如静能量)则会相应减少,但总能量保持恒定。
接下来,我们来探讨相对论中的动量守恒。
在相对论中,动量也不再是简单地质量乘以速度,而是一个更复杂的概念。
根据相对论动力学,动量p等于质量m乘以速度v除以根号下(1-v²/c²),其中c代表光速。
当物体的速度接近光速时,与经典力学中相比,动量会迅速增加,这是相对论效应之一。
相对论中的动量守恒是指在相对论速度下,系统的总动量保持不变。
这意味着在相对论情况下,撞击和反冲等过程中的动量转移将产生一系列非直观的效果。
例如,当一个高速运动的物体撞击另一个静止物体时,它们之间的动量将在碰撞过程中重新分配,导致两个物体的速度都会发生变化。
除了能量守恒和动量守恒,相对论还引入了质能动量守恒定律,将能量和动量统一起来。
根据这个定律,能量和动量可以相互转化,但总量保持守恒。
相对论下的质能动量守恒定律是相对论力学中的基本定律之一,它在研究微观粒子的运动和相互作用时具有重要的作用。
简而言之,相对论中的能量守恒和动量守恒代表着物理定律对于高速物体和光速接近的情况下的演化。
物理学中的动量守恒与能量守恒
物理学中的动量守恒与能量守恒物理学是一门极其重要的自然科学,研究了自然界中的物质和能量的运动规律,涉及到了我们日常生活中的许多事物。
动量守恒和能量守恒是两个非常重要的物理学概念,它们在现代物理学中发挥着至关重要的作用。
动量守恒动量可以理解为物体运动的“冲击力”,一个运动物体如果出现任何改变,都会引发其动量的变化。
动量通常用质量和速度的乘积来表示。
动量守恒是指,在一个封闭系统内,当物体发生碰撞或者发生其他运动变化时,系统总动量保持不变。
动量守恒定律是牛顿力学的基础之一,也是质点动力学的基本定律之一。
在物理学中,很多现象都可以用动量守恒来解释。
比如说,如果两个物体静止相撞,它们的动量之和为零,因此它们会相互弹开,速度和方向相反。
如果两个物体以不同速度相向而行,相撞之后它们的动量依然保持不变,从而两者的速度都会改变。
动量守恒不仅适用于质点,还适用于连续介质中的流体运动。
比如说,一根管子中液体的一个部分碰到障碍物之后,会使得其前面液体的动量减小,而后面液体的动量增加,从而在整个管道中,液体的动量总和保持不变。
能量守恒能量也是一种非常重要的物理量。
它可以定义为物体所拥有的做功的能力。
在物理学中,有许多不同种类的能量,如动能、势能、热能等。
能量守恒是指在一个封闭系统内,能量的总量不会发生改变,而只是在不同形式间相互转换。
能量守恒定律是牛顿万有引力定律的基础之一,也是热力学和电磁学等领域的基本定律之一。
在物理学中,很多现象都可以用能量守恒来解释。
比如说,如果我们把一个球从高处扔下,它从势能转化为动能,当球击中地面时,能量又转化为热能和声能。
能量守恒不仅适用于单个物体,还适用于整个系统中的多个物体,以及在不同的物理过程中能量的转换。
例如,当两个火车头撞击时,它们的动能被转换为变形的热能。
此外,太阳向外辐射出的能量也是宇宙中能量守恒的重要体现。
结论在物理学中,动量守恒和能量守恒是两个非常重要的基础概念。
它们不仅在牛顿力学中发挥了巨大的作用,而且在现代物理学领域中也是不可或缺的。
动量与能量的守恒定律
动量与能量的守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律是物理学中两个基本的守恒定律。
本文将从概念、原理和应用等方面阐述动量与能量的守恒定律。
一、动量守恒定律动量是物体运动的量度,与物体的质量和速度有关。
动量守恒定律指出,在没有外力作用时,一个系统的总动量保持不变。
动量守恒定律的数学表达式为:对于一个孤立系统,其初态和末态动量之间的差等于系统内部作用力的冲量。
动量守恒定律可以应用于众多实际问题,例如碰撞、爆炸等。
在碰撞问题中,如果系统内部没有外力作用,那么两个物体的总动量在碰撞前后保持不变。
这意味着一个物体的速度增加,另一个物体的速度必然减小。
二、能量守恒定律能量是物体或系统进行工作或产生热的能力。
能量守恒定律指出,在一个封闭系统中,能量不会凭空产生或消失,只会从一种形式转化为另一种形式。
能量守恒定律的数学表达式为:对于一个封闭系统,其初态和末态的能量之差等于系统所做的功与系统所接受的热之和。
能量守恒定律适用于各种能量转化的过程,包括机械能转化、热能转化和化学能转化等。
例如,一个物体从高处自由下落,其势能逐渐转化为动能,而且在空气阻力下逐渐转化为热能。
三、动量守恒与能量守恒的关系动量守恒和能量守恒是物理世界中两个独立而又相互关联的守恒定律。
动量守恒定律和能量守恒定律都描述了物理系统在各种变化中某一物理量的守恒情况,但两者关注的物理量不同。
动量守恒侧重于物体的运动状态,而能量守恒则侧重于物体的能量变化。
在某些情况下,动量守恒和能量守恒可以相互影响和转化。
例如,在完全弹性碰撞中,动能守恒和动量守恒同时适用。
在这种碰撞中,物体之间没有能量损失,同时总动量也保持不变。
四、应用举例动量守恒和能量守恒定律在实际问题中有广泛的应用。
下面以两个具体例子作进一步说明。
例一:弹性碰撞考虑两个质量分别为m1和m2的物体碰撞的情况。
由于没有外力作用,根据动量守恒定律,我们可以得到:m1v1i + m2v2i = m1v1f + m2v2f其中,m1v1i和m2v2i分别表示碰撞前两个物体的动量,m1v1f和m2v2f表示碰撞后两个物体的动量。
动量守恒和能量守恒定律
例 7 有一轻弹簧, 其一端系在铅直放置的圆环的 顶点P, 另一端系一质量为m 的小球, 小球穿过圆环并 在圆环上运动(不计摩擦) .开始小球静止于点 A, 弹簧 处于自然状态,其长度为圆环半径R; 当小球运动到圆环 的底端点B时,小球对圆环没有压力. 求弹簧的劲度系数.
A B 只有保守内力做功 系统机械能守恒 EB EA
F
Fx
2mv cos
t
14.1N
方向沿
x
轴反向
例 2 一柔软链条长为l,单位长度的质量为.链条放 在桌上,桌上有一小孔,链条一端由小孔稍伸下,其余部分 堆在小孔周围.由于某种扰动,链条因自身重量开始落下 . 求链条下落速度与落下距离之间的关系 . 设链与各处的 摩擦均略去不计,且认为链条软得可以自由伸开 .
y s v y' s' v'
o
o'
x x'
z
z'
已知
v 2.5103 ms1
v' 1.0103 ms1
m1 100 kg
m2
200
kg
z
求 v1 , v2
v1 v2 v'
y s v
y' s'
m2
o
o'
z'
v'
m1
x x'
则
v2
v
m1 m1 m2
v'
(m1 m2 )v m1v1 m2v2 v2 2.17 103 m s1
认为系统动量守恒 . 例如在碰撞, 打击, 爆炸等问题中.
3)若某一方向合外力为零, 则此方向动量守恒 .
Fxex 0 , Fyex 0 , Fzex 0 ,
第3章-动量守恒定律和能量守恒定律
质点的位移在力方向的分量和力的大小的乘积。
dW
F
cos
dr
F cos
ds
dW F dr
B
*
0 90, dW 0 90 180 , dW 0
dr
*A
F
90 F dr dW 0
20
3-4 动能定理
• 变力的功
W
B F dr
B
F
cos
ds
A
A
dri
i
B
*
端 , 绳的上端固定在天花板上 . 起初把绳子放在与竖
直线成 30 角处, 然后放手使小球沿圆弧下落 . 试求
绳解与: 竖d直W线成F
10角时 小球 的速率 d s FT d s P d s
.
P d s mgl d cos
mgl sin d
W mgl sin d 0
mgl (cos cos0 )
I
t2 t1
Fdt
p2
p1
mv2
mv1
问:冲量是矢量,它的方向就是力的方向吗 ?
分量形 式 I Ixi Iy j Izk
单位和量纲 1N·s = 1kgm/s dimI = M·L-1·T-1
Ix
t2 t1
Fxdt
mv2 x
mv1x
I y
t2 t1
Fydt
mv2 y
mv1y
Iz
14
3-2 动量守恒定律
例 1 设有一静止的原子核, 衰变辐射出一个电子和一
个中微子后成为一个新的原子核. 已知电子和中微子的
运动方向互相垂直, 电子动量为1.210-22 kg·m·s-1,中微
子的动量为 6.410-23 kg·m·s-1 . 问新的原子核的动量的
力学的能量守恒与动量守恒
力学的能量守恒与动量守恒1. 引言在力学研究中,能量守恒和动量守恒是两个重要的基本原理。
它们对于解释和预测物体在运动过程中的行为具有重要意义。
本文将探讨力学中的能量守恒和动量守恒原理,并分析它们在实际问题中的应用。
2. 能量守恒能量守恒是指在一个封闭系统中,能量的总量在不受外力干扰的情况下保持不变。
根据能量守恒定律,一个系统的总能量等于其内部能量与外部因素的能量之和。
内部能量包括物体的动能和势能,而外部因素的能量可能包括外力的功和热量等。
能量守恒定律可以通过以下方程来表示:能量的初态 + 外力的做功 + 外界对系统做的功 = 能量的末态 + 系统对外界做的功 + 系统释放的热量能量守恒原理广泛应用于力学问题的求解中,例如弹性碰撞、势能转化等。
通过建立能量守恒方程,我们可以解析地得到物体在运动过程中的速度、位移等相关信息。
3. 动量守恒动量守恒是指在一个封闭系统中,系统的总动量在不受外力干扰的情况下保持不变。
动量是一个矢量量,它的大小等于物体的质量与速度的乘积。
根据动量守恒定律,一个系统的总动量等于其初态的总动量。
这意味着在一个封闭系统中,物体之间的相互作用虽然可能改变每个物体的动量,但整个系统的总动量保持不变。
这与牛顿第三定律相吻合,即力的大小相等,方向相反。
动量守恒原理在力学中有广泛的应用。
例如,碰撞问题中可以利用动量守恒方程推导出碰撞后物体的速度。
同时,在流体力学中,动量守恒原理也被用于解析流体流动问题。
4. 能量守恒与动量守恒的关系能量守恒和动量守恒是相互关联的。
根据动能定理,动能可以表示为物体质量与速度的平方的乘积的一半。
因此,当一个系统中的物体发生速度改变时,其动能会发生变化,而动量也会相应改变。
然而,虽然动量的大小可能发生变化,但整个系统的总动量在没有外力作用的情况下保持不变。
这意味着动量的改变必然伴随着其他形式能量的变化,以保持系统总能量不变。
因此,能量守恒和动量守恒是紧密相关的,它们在解决物体运动问题中提供了互补的角度和方法。
高中物理专题练习: 动量守恒 能量守恒
合力作功为 正确者为 A.
, 到 时间内合力作功为 , 到 时间内合力作功为 ,则下述
;
B.
;
C.
;
D.
。
17.在竖直面上刻有光滑圆弧槽的物体静止在光滑水平地面上。现让一小球自槽的顶端下滑,
在小球下滑过程中,若运用机械能守恒定律,则组成系统的物体为
A.小球、有圆弧槽的物体;
B.小球、有圆弧槽的物体、地球;
高中物理专题练习: 动量守恒 能量守恒
1.下列说法中,错误的是: A.质点在始、末位置的动量相等,表明其动量一定守恒; B.动量守恒是指运动全过程中动量时时(处处)都相等; C.系统的内力无论为多大,只要合外力为零,系统的动量必守恒; D.内力不影响系统的总动量,但要影响其总能量。
2.用锤压钉不易将钉压入木块内,用锤击钉则很容易将钉击入木块,这是因为 A.前者遇到的阻力大,后者遇到的阻力小; B.前者动量守恒,后者动量不守恒; C.后者动量大,给钉的作用力就大; D.后者动量变化率大,给钉的作用冲力就大;
A.(1)(2); B.(2)(3); C. 只有(2); D. 只有(3)。 15.一质量为 的物体,原来以速率 向正北运动,它受到外力打击后,变为向正西运 动,速率仍为 ,则外力的冲量大小和方向为
A.
,指向东南;
B.
,指向西南;
C.
,指向西南;
D.
,指向东南。
16.一个作直线运动的物体,其速度 与时间 的关系曲线如图所示。设 到 时间内
时人体内力作正功; D.重力和支持力都不作功。 10.质量为 的小球,以水平速度 与固定的竖直壁作弹性碰撞。以小球的初速度 沿
轴的正方向,则在此过程中小球动量的增量为 11.下列说法中正确的是
动量与能量守恒定律
动量与能量守恒定律动量与能量守恒定律是物理学中两个重要的基本定律。
它们描述了物体在相互作用过程中的性质和规律。
本文将详细介绍动量守恒定律和能量守恒定律的基本概念、原理以及在实际应用中的重要性。
一、动量守恒定律动量是描述物体运动状态的物理量,它的大小等于物体的质量与速度的乘积。
动量守恒定律指出,在相互作用过程中,物体的总动量保持不变。
具体而言,如果没有外力作用,物体的动量守恒。
动量守恒定律可以用以下公式表示:∑p初= ∑p末其中,∑p初表示相互作用前物体的总动量,∑p末表示相互作用后物体的总动量。
根据这个公式,我们可以得出,在一个封闭系统中,物体A和物体B发生弹性碰撞时,它们的动量分别由质量和速度共同决定。
在碰撞前后,两个物体的总动量保持不变。
动量守恒定律的一个重要应用是矢量分析。
矢量的方向和大小都要考虑,这使得矢量分析在描述运动过程中的物体受力和运动方向等方面非常有用。
二、能量守恒定律能量是物体进行物理活动时所具有的物理量。
能量守恒定律指出,在一个封闭系统中,物体的总能量保持不变。
能量可以从一种形式转化为另一种形式,但总能量的大小保持不变。
能量守恒定律可以用以下公式表示:∑E初= ∑E末其中,∑E初表示相互作用前物体的总能量,∑E末表示相互作用后物体的总能量。
物体的总能量由其动能和势能共同决定。
动能是物体运动时所具有的能量,势能则是物体处于某个位置时所具有的能量。
能量守恒定律的应用非常广泛。
例如,在机械能守恒定律中,我们可以利用物体的动能和势能之间的转化关系来分析和解释物体的运动。
在热力学中,能量守恒定律也常常用于分析物体的热量传递和工作过程等问题。
三、动量与能量守恒定律的应用动量守恒定律和能量守恒定律是物理学中非常重要的定律,广泛应用于各个领域。
在工程领域,动量守恒定律被用于设计和分析各种机械设备和工程结构,例如汽车碰撞的安全评估、水泵的设计等。
通过应用动量守恒定律,我们可以预测物体在相互作用过程中的受力情况和运动状态,从而帮助工程师制定更合适的设计方案。
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v0
A
B
S 图2
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的小物体 A 以初速度 v0=6m/s 从 B 的左端水平滑上 B,在 B 与竖直挡板碰撞的过程中,A 都没有到达 L 的右
端,设物体 A 可视为质点,A、B 间的动摩擦因数μ =0.1,B 与竖直挡板碰撞时间极短,且碰撞过程中无机
2
械能损失, g 取 10m/s , 求:
(1)B 与竖直挡板第一次碰撞前的瞬间,A、B 的速度各是多少?
(1)第一次碰撞后, A、B 共同运动的速度大小和方向;
(2)第一碰撞后, A 与 C 之间的最大距离;(结果保留两位小数) (3)试分析物块 B 能否从木板 A 上滑下。
C
v0
B
A
图1
2.一质量 M=2kg 的长木板 B 静止于光滑的水平面上,B 的右端与竖直挡板的距离为 S=1m,一个质量 m=1kg
达块圆与弧水轨平道轨的道最间高的点动摩A擦,因取数g=μ10=m0/.s52,,整求个:装置处于静止状态,现将弹簧解除锁定,小物块被弹出,恰能到
AR
(1)小物块到达 A 点时,平板车的速度大小;
O
(2)解除锁定前弹簧的弹性势能;
(2)解除锁定前弹簧的弹性势能; ( (34))小小物物块块与第车二最次经终过相对O静′止点时时,的它速距度大O小′;点的距离。
v1
A
v2
B
图4
5.如图 5 所示,质量为 3m 的足够长木板 C 静止在光滑水平面上,质量均为 m 的两个小物块 A、B 放在 C 的
左端,A、B 间相距 s0,现同时对 A、B 施加水平向右的瞬时冲量而使之分别获得初速度 v0 和 2 v0,若 A、 B 与 C 之间的动摩擦因数分别为μ 和 2μ ,则 (1)最终 A、B、C 的共同速度为多大? (2)当 A 与 C 刚相对静止时 B 的速度为多大?
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(1)水平恒力 F 的作用时间 t。
3
(2)木块 A 压缩弹簧过程中弹簧的最大弹簧性热能。
B
A
L
D
F
C
图8
9.如图所示,一个带有 1/4 圆弧的粗糙滑板 A 在,总质量为 mA=3kg,其圆弧部分与水平部分相切于 P,水平 部分 PQ 长为 L=3.75m,开始时 A 静止在光滑水平面上。有一质量为 mB=2kg 的小物块 B 从滑板 A 的右端以
M
m
O′
图6
7.在光滑的水平轨道上,停放着一辆质量为 680g 的平板小车,在小车的右端 C 处的挡板上固定着一根轻质 弹簧,在靠近小车左端的车面上 A 处,放有一块质量为 675g 的滑块(其大小可不计),车面上 B 处的左边粗 糙而右边光滑,现有一质量为 5g 的子弹以一定的初速度水平向右击中滑块,并留在滑块中与滑块一起向右滑 动,且停要 B 处。
(1)若已知子弹的初速度为 340m/s,试求当滑块停在 B 处时小车的速度。 (2)若小车与滑块一起向右滑动时撞上了一堵竖直墙壁,使小车原速率反弹回来,试求滑块最终的位置和速
度。
v0 A
B
图7
8.如图 8 所示,质量 M=4kg 的滑板 B 静止放在光滑水平面上,滑板右端固定一根轻质弹簧,弹簧的自由端 C 到滑板左端的距离 L=0.5m,这段滑板与木块 A 之间的动摩擦因数μ =0.2, 而弹簧自由端 C 到弹簧固定端 D 所对应的滑板上表面光滑。可视为质点的小木块 A 质量 m=1kg,原来静止于滑板的左端,当滑板 B 受水平 向左恒力 F=14N,作用时间 t 后撤去 F,这时木块 A 恰好到达弹簧自由端 C 处,假设 A、B 间的最大静摩擦 力和滑动摩擦力相等,g 取 10m/s2,求:
( (23))为若使木木板的板质获量得为的动M能,最木大板,开木始板运的动质后量弹应簧为的多弹大性?势能最大是多少?
v0
4
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(2)若 B 最终停在 A 的水平部分上得 R 点,LPQ=1m,求 B 在圆弧上运动过程中因摩擦而产生的热量。
v0
A PR
B
··
Q
10.如图所示,光滑水平面上有一长木板,长木板的上表面也是水平光滑的,右端用细绳拴在墙上,左端上部
固定一轻质弹簧。质量为 m 的铁球一某一初速度 V0,在木板的上表面上向左匀速运动,铁球与弹簧刚接触时 绳子绷紧,小球的速度仍与初速度相同。弹簧被压缩后,铁球的速度逐渐减小,当速度减小到初速度的一半时, 弹簧的弹性势能为 E,此时细绳恰好被拉断(不考虑该过程中能量损失),此后木板开始向左运动。 (1)铁球开始运动时初速度是多少?
相对运动中的动量与能量守恒专题首页 | 意见反馈 | 下载客户端
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贡献于2012-04-29
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1.如图 1 所示,长为 0.51m 的木板 A, 质量为 1kg。板上右端有物块 B,质量为 3kg,它们在一起光滑的水 平面上以速度 v0=2m/s 向左匀速运动。木板与等高的竖直固定板 C 发生碰撞,时间极短,没有机械能的损失, 物块与木板间的动摩擦因数μ =0.15,g 取 10m/s2,求:
水平初速度 V0=5m/s 滑上 A,小物块 B 与滑板 A 之间的动摩擦因数 m=0.15 小物块 B 滑到滑板 A 的左端,并
沿着圆弧部分向上滑行一段距离后返回,最终停在滑板 A 的水平部分上。 (1)求 A、B 相对静止时的速度大小; (2)若 B 最终停在 A 的水平部分上得 R 点,LPQ=1m,求 B 在圆弧上运动过程中因摩擦而产生的热量。
(3)整个过程中 A、B 与木板 C 因摩擦所产生的热量之比为多大?
A
B
图5
2
6.
如图 6 所示,光滑水平面上有一质量
M=4.0kg
的带有圆弧轨道的平板的车,车的表面是一段长
1
L=1.0m 的
粗糙水平轨道,水平轨道左侧连一半径 R=0.25m 的 光滑圆弧轨道,圆弧轨道与水平轨道在 O′点相切,
4
车右端固定一个尺寸可以忽略、处于锁宝状态的压缩弹簧,一质量 m=1.0kg 的小物块紧靠弹簧放置,小物
的因滑数块为(μ 可2=0看.6为(质g பைடு நூலகம்点)10以m/速2)度,试V0求=1:0m/s (1)木板的长度为 L;
从左端滑上木板,恰好到达木板的最右端,滑块与木板间的动摩擦
v0
(2)木板在桌面上运动的位移大小 x 。
m m
图3
1
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相对运动中的动量与能量守恒专题
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体 A 和 B,分别从小车的左端和右端以水平速度 v1=5.0m/s 和 v2=2.0m/s 同时冲上小车,当它们相对于小车 停止滑动时,没有相碰。已知 A、B 两物体与车面的动摩擦因数都是 0.20,取 g=10m/s2,求:
(1)A、B 两物体在车上都停止滑动时车的速度;
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