动量守恒三种类型
高中物理三大守恒定律
高中物理三大守恒定律
高中物理三大守恒定律是物理学中最基本的定律之一,它们是能量守恒定律、动量守恒定律和角动量守恒定律。
这三大定律在解决物理问题和预测物理现象中发挥着重要的作用。
能量守恒定律指出,在一个封闭系统中,能量总量保持不变,只能从一种形式转换为另一种形式。
这意味着能量不能被创造或摧毁,而只能从一个形式转移到另一个形式。
例如,当一个物体沿着斜面滚动时,它的重力势能将转化为动能。
动量守恒定律描述了在一个封闭系统中,物体的总动量保持不变。
动量是物体的质量和速度的乘积。
这意味着,在一个封闭系统中,任何一个物体的运动都会影响其他物体的运动。
例如,当一个火箭发射的推进气体逸出时,火箭会向相反方向移动。
角动量守恒定律指出,在一个封闭系统中,物体的总角动量保持不变。
角动量是物体的质量、速度和距离的乘积。
这意味着,一个物体的自身旋转或者两个物体之间的旋转都会对系统总角动量产生影响。
例如,当一个滑轮被拉起时,绳子向上拉动滑轮,因此滑轮本身也开始旋转。
这三大守恒定律为理解和解释物理现象提供了基础,也为工程应用提供了指南。
它们的应用范围涵盖了从微观粒子到宏大宇宙的所有物理系统。
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经典力学三大守恒定律和条件
经典力学三大守恒定律和条件经典力学是物理学的一个重要分支,研究物体运动的规律和力的作用。
在经典力学中,有三大守恒定律,它们是动量守恒定律、角动量守恒定律和能量守恒定律。
下面将分别介绍这三大守恒定律及其条件。
一、动量守恒定律动量守恒定律是经典力学中最基本的守恒定律之一,它描述了物体在没有外力作用下的动量不变性。
动量是物体的质量乘以其速度,用p表示。
动量守恒定律可以用以下公式表示:Δp = 0其中,Δp表示物体动量的变化量,当Δp等于0时,即物体动量保持不变,满足动量守恒定律。
动量守恒定律的条件:1. 在一个封闭系统内,没有外力作用于系统;2. 系统内的物体之间没有相互作用力。
二、角动量守恒定律角动量守恒定律描述了物体在没有外力矩作用下的角动量不变性。
角动量是物体的质量乘以其速度和与其速度垂直的距离的乘积,用L表示。
角动量守恒定律可以用以下公式表示:ΔL = 0其中,ΔL表示物体角动量的变化量,当ΔL等于0时,即物体角动量保持不变,满足角动量守恒定律。
角动量守恒定律的条件:1. 在一个封闭系统内,没有外力矩作用于系统;2. 系统内的物体之间没有相互作用力矩。
三、能量守恒定律能量守恒定律是经典力学中最重要的守恒定律之一,它描述了物体在运动过程中能量的转化和守恒。
能量可以分为动能和势能两种形式,动能是物体由于运动而具有的能量,势能是物体处于一定位置而具有的能量。
能量守恒定律可以用以下公式表示:ΔE = 0其中,ΔE表示物体能量的变化量,当ΔE等于0时,即物体能量保持不变,满足能量守恒定律。
能量守恒定律的条件:1. 在一个封闭系统内,没有外力做功;2. 系统内的物体之间没有能量的传递。
除了上述三大守恒定律外,还有一些相关的守恒定律,如动能守恒定律、角动量守恒定律和机械能守恒定律等。
它们都是基于经典力学的基本原理推导出来的。
动能守恒定律是能量守恒定律的一个特例,它描述了物体在运动过程中动能的转化和守恒。
动能守恒定律可以用以下公式表示:ΔK = 0其中,ΔK表示物体动能的变化量,当ΔK等于0时,即物体动能保持不变,满足动能守恒定律。
第十六章 动量守恒定律知识点总结
第十六章 动量守恒定律知识点总结一、动量和动量定理1、动量P(1)动量定义式:P=mv(2)单位:kg ·m/s(3)动量是矢量,方向与速度方向相同2、动量的变化量ΔP12P -P P =∆ (动量变化量=末动量-初动量)注意:在求动量变化量时,应先规定正方向,涉及到的矢量的正负根据规定的正方向确定。
3/冲量(1)定义式:I=Ft物体所受到的力F 在t 时间内对物体产生的冲量为F 与t 的乘积(2)单位:N ·s(2)冲量I 是矢量,方向跟力F 的方向相同4、动量定理(1)表达式:12P -P I =(合外力对物体的冲量=物体动量的变化量)注意:应用动量定理时,应先规定正方向,涉及到的矢量的正负根据规定的正方向确定。
二、动量守恒定律1、系统内力和外力相互作用的两个(或多个)物体,组成一个系统,系统内物体之间的相互作用力,称为内力;系统外其他物体对系统内物体的作用力,称为外力。
2、动量守恒定律:(1)内容:如果一个系统不受外力,或者受外力的矢量和为零,这个系统的总动量保持不变。
(2)表达式:22112211v m v m v m v m '+'=+(两物体相互作用前的总动量=相互作用后的总动量)(3)对条件的理解:①系统不受外力或者受外力合力为零②系统所受外力远小于系统内力,外力可以忽略不计③系统合外力不为零,但是某个方向上合外力为零,则系统在该方向上总动量守恒三、碰撞1、碰撞三原则:(1)碰前后面的物体速度大,碰后前面的物体速度大,即:碰前21v v 〉,碰后21v v '〈'; (2)碰撞前后系统总动量守恒(3)碰撞前后动能不增加,即222211222211v m 21v m 21v m 21v m 21'+'≥+ 2、碰撞的分类Ⅰ(1)对心碰撞:两物体碰前碰后的速度都沿同一条直线。
(2)非对心碰撞:两物体碰前碰后的速度不沿同一条直线。
知识讲解 动量守恒定律(基础)
物理总复习:动量守恒定律【考纲要求】1、知道动量守恒定律的内容和适用条件;2、知道弹性碰撞和非弹性碰撞;3、能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题;4、知道验证动量守恒定律实验的原理、方法。
【知识网络】【考点梳理】考点一、动量守恒定律1、动量守恒定律相互作用的一个系统不受外力或者所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。
要点诠释:(1)外力指系统外物体对系统内物体的作用力,内力指研究系统内物体间的相互作用力。
(2)动量守恒是对某一系统而言的,划分系统的方法一旦改变,动量可能不再守恒。
因此,在应用动量守恒定律时,一定要弄清研究对象,把过程始末的动量表达式写准确。
在某些问题中,适当选取系统使问题大大简化。
(3)对几种表达式的理解:① 11221122m v m v m v m v ''+=+,表示作用前后系统的总动量相等。
② 120P P ∆+∆= (或0P ∆=) , 表示相互作用物体系总动量增量为零。
③ 12P P ∆=-∆,表示两物体动量的增量大小相等方向相反。
2、应用动量守恒定律列方程时应注意以下四点(1)矢量性:动量守恒方程是一个矢量方程。
对于作用前后物体的运动方向都在同一直线上的问题,应选取统一的正方向,凡是与选取正方向相同的动量为正,相反为负。
若方向未知,可设正方向列动量守恒方程,通过解得结果的正负,判定未知量的方向。
(2)瞬时性:动量是一个瞬时量,动量守恒指的是系统任一瞬时的动量恒定。
列方程11221122m v m v m v m v ''+=+时,等号左侧是作用前(或某一时刻)各物体的动量和,等号右侧是作用后(或另一时刻)各物体的动量和。
不同时刻的动量不能相加。
(3)相对性:由于动量大小与参考系的选取有关,因此应用动量守恒定律时,应注意各物体的速度必须是相对同一惯性系的速度,一般以地面为参考系。
(4)普适性:它不仅适用于两个物体组成的系统,也适用于多个物体组成的系统;不仅适用于宏观物体组成的系统,对微观粒子组成的系统也适用。
三大守恒方程和热力学三大定律的区别
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高中物理(动量守恒定律)
高中物理(动量守恒定律)动量守恒定律:后总前总p p =或p p '=或'+'=+22112211v m v m v m v m一、研究对象:两个或两个以上物体组成的系统。
二、特点:满足动量守恒的物理过程常常是物体间短暂时间内相互作用的过程。
三、性质:(1)矢量性:表达式'+'=+22112211v m v m v m v m 中守恒式两边不仅大小相等,且方向相同,等式两边总动量是系统内所有物体动量矢量和。
一维情况下,先规定正方向,再确定各已知量的正负,代入公式求解。
(2)系统性:即动量守恒是某系统内各物体的总动量保持不变。
(3)同时性:等式两边分别对应两个确定状态,每一状态下各物体的动量是同时的。
(4)相对性:表达式中的动量必须相对同一参照物(通常取地球为参照物).四、条件:(1)理想守恒:系统不受外力或所受外力合力为零(不管物体间是否相互作用),此时合外力冲量为零,故系统动量守恒。
(2)近似守恒:当外力为有限量,且作用时间极短,外力的冲量近似为零,或者说外力的冲量比内力冲量小得多,可以近似认为动量守恒。
(3)单方向守恒:如果系统所受外力的矢量和不为零,而外力在某方向上分力的和为零,则系统在该方向上动量守恒。
五、碰撞:指物体间发生相互作用的时间很短,相互作用过程中的相互作用力很大,故通常可认为发生碰撞的物体系统动量守恒。
按碰撞前后物体的动量是否在一条直线上,有正碰和斜碰之分。
六、分类:(1)弹性碰撞——碰撞结束后,形变全部消失,碰撞前后系统的总动量相等,总动能不变。
例如:钢球、玻璃球、微观粒子间的碰撞。
【0=∆p ;0=∆k E 】'22'112211v m v m v m v m +=+2'222'1122221121212121v m v m v m v m +=+()2112122'12m m v m m v m v +-+=()2121211'22m m v m m v m v +-+=(2)一般非弹性碰撞——碰撞结束后,形变部分消失,碰撞前后系统总动量相等,动能有部分损失。
动量守恒知识点
动量守恒知识点动量守恒是物理学中重要的概念,它揭示了在没有外力作用下,系统总的动量保持不变。
本文将介绍动量守恒的概念、定律以及相关应用。
一、概念动量是物体运动的属性,它由质量和速度的乘积所决定。
动量守恒指的是在一个封闭系统中,当系统内部没有外力作用时,系统的总动量保持不变。
即使在碰撞等过程中,物体间的动量可以相互转移,但总的动量不会改变。
二、定律动量守恒定律是基于牛顿第二定律得出的。
牛顿第二定律表明,物体所受合力的改变率等于该物体所受的外力。
根据这一定律,可以推导出动量守恒定律。
考虑一个封闭系统,系统内部有两个物体A和B,它们在没有外力作用下发生碰撞。
根据牛顿第二定律,物体A和物体B所受的合力分别为mAa和mBb,其中mA和mB分别为物体A和物体B的质量,a和b分别为物体A和物体B的加速度。
根据动量的定义,物体A和物体B的动量分别为mAva和mBvb,其中va和vb分别为物体A和物体B的速度。
根据牛顿第二定律,对物体A和物体B的合力分别进行求和,并且考虑到加速度与速度之间的关系,得到mAa + mBb = 0。
这意味着,当两物体发生碰撞时,它们的加速度满足一个特定的关系。
由于加速度与速度之间的关系是确定的,我们可以推导出物体A和物体B的速度在碰撞前后的关系。
这种速度的变化是由于动量守恒所导致的。
三、应用动量守恒定律在物理学中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景:1. 火箭推进系统:在火箭发射过程中,底部喷口会向下喷射燃料和气体。
根据动量守恒,射出的物质的质量和速度会影响火箭的运动速度。
2. 碰撞实验:碰撞实验可以验证动量守恒定律。
通过测量碰撞前后物体的质量和速度,可以验证动量守恒是否成立。
3. 交通事故分析:动量守恒定律可以应用于交通事故的分析。
通过分析碰撞前后车辆的质量和速度,可以得出事故发生时车辆的动量变化情况。
四、总结动量守恒是物理学中重要的概念,它揭示了在没有外力作用下,系统总的动量保持不变。
高中物理动量守恒定律知识点总结
高中物理动量守恒定律知识点(一)一、动量守恒定律1、动量守恒定律的条件:系统所受的总冲量为零(不受力、所受外力的矢量和为零或外力的作用远小于系统内物体间的相互作用力),即系统所受外力的矢量和为零。
(碰撞、爆炸、反冲)注意:内力的冲量对系统动量是否守恒没有影响,但可改变系统内物体的动量。
内力的冲量是系统内物体间动量传递的原因,而外力的冲量是改变系统总动量的原因。
2、动量守恒定律的表达式m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/(规定正方向)△p1=—△p2/3、某一方向动量守恒的条件:系统所受外力矢量和不为零,但在某一方向上的力为零,则系统在这个方向上的动量守恒。
必须注意区别总动量守恒与某一方向动量守恒。
二、碰撞1、完全非弹性碰撞:获得共同速度,动能损失最多动量守恒。
2、弹性碰撞:动量守恒,碰撞前后动能相等。
特例1:A、B两物体发生弹性碰撞,设碰前A初速度为v0,B静止,则碰后速度,vB=.特例2:对于一维弹性碰撞,若两个物体质量相等,则碰撞后两个物体互换速度(即碰后A的速度等于碰前B的速度,碰后B的速度等于碰前A的速度)3、一般碰撞:有完整的压缩阶段,只有部分恢复阶段,动量守恒,动能减小。
4、人船模型——两个原来静止的物体(人和船)发生相互作用时,不受其它外力,对这两个物体组成的系统来说,动量守恒,且任一时刻的总动量均为零,由动量守恒定律,有mv=MV(注意:几何关系)高中物理动量守恒定律知识点(二)冲量与动量(物体的受力与动量的变化)1.动量:p=mv {p:动量(kg/s),m:质量(kg),v:速度(m/s),方向与速度方向相同}3.冲量:I=Ft {I:冲量(N?s),F:恒力(N),t:力的作用时间(s),方向由F决定}4.动量定理:I=Δp或Ft=mvt–mvo {Δp:动量变化Δp=mvt–mvo,是矢量式}5.动量守恒定律:p前总=p后总或p=p’′也可以是m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′6.弹性碰撞:Δp=0;ΔEk=0 {即系统的动量和动能均守恒}7.非弹性碰撞Δp=0;0<ΔEK<ΔEKm {ΔEK:损失的动能,EKm:损失的最大动能}8.完全非弹性碰撞Δp=0;ΔEK=ΔEKm {碰后连在一起成一整体}9.物体m1以v1初速度与静止的物体m2发生弹性正碰:v1′=(m1-m2)v1/(m1+m2) v2′=2m1v1/(m1+m2)10.由9得的推论-----等质量弹性正碰时二者交换速度(动能守恒、动量守恒)11.子弹m水平速度vo射入静止置于水平光滑地面的长木块M,并嵌入其中一起运动时的机械能损失E损=mvo2/2-(M+m)vt2/2=fs相对 {vt:共同速度,f:阻力,s相对子弹相对长木块的位移}高中物理学习方法要重视实验物理学是一门以实验为基础的科学,许多物理概念、物理规律都是从自然现象的实验中总结出来的。
动量守恒三大定理
动量守恒三大定理动量守恒是物理学中的一个基本定律,它描述了一个物体的动能、速度和质量在运动中的变化。
这个定律非常重要,因为它可以让我们更好地理解物理问题并作出正确的预测。
动量守恒包括三个定理,下面将分别进行介绍。
一、质心动量守恒定理质心动量守恒定理指的是,在孤立系统中,系统的质心动量总是守恒不变的。
所谓孤立系统,就是指系统内部没有与外界发生能量交换和质量交换的情况。
举个例子,一架宇宙飞船在太空中飞行,不受到外力的作用,那么它的质心动量就是守恒的。
质心动量守恒定理是物理学的基础之一,因为它可以让我们更好地理解物理系统的运动情况。
在宇宙空间中,质心动量守恒定理被广泛应用于星际尘埃、彗星和行星的研究中。
在地球上,它也是描述汽车、火车和飞机运动的基础。
二、角动量守恒定理角动量守恒定理指的是,在孤立系统中,系统总的角动量守恒不变。
所谓角动量,就是物体围绕着某个固定的点旋转时的动量。
例如,一个旋转的陀螺,在旋转的过程中具有角动量。
在日常生活中,我们经常可以看到这个定理的应用。
例如,一个冰滑道上的溜冰运动员双臂伸开自转,“安静”的旋转中让身体内部的能量完全转化为旋转能量的同时增加角动量。
同样地,在双人滑比赛中,运动员通过旋转身体的方式,可以更好地控制身体的角动量,从而达到更好的竞技效果。
三、动量守恒定理动量守恒定理是最重要的定理之一,它指的是,如果物体在自由运动过程中,没有受到外力的作用,那么它的动量就是守恒的。
换句话说,如果一个物体在没有受到外部作用力的情况下运动,那么它的动量将保持不变。
动量守恒定理广泛应用于各个领域,例如:机械、光学、量子力学、天文学以及地球物理学等。
例如,物体在自由落体过程中,它的动量就是守恒的;在弹性碰撞中,被击中物体的动量和击打物体的动量分别守恒;在任意物体运动的过程中,如果不受到外力的作用,那么它的动量总是保持不变的。
总之,动量守恒三大定理是物理学中的重要定理,它们可以帮助我们更好地理解不同领域的物理问题,从而做出正确的预测。
大学物理动量守恒
t 0.01s v1 10m/s v2 20m/s m 2.5g
2
2
Fx 6.1N Fy 0.7N F F x F y 6.14N
I x 0.061Ns I y 0.007Ns
I
I
2 x
I
2 y
6.14102 Ns
tg I y I x 0.1148
6.54
为 I 与x方向的夹角。
(2)动量守恒定律是关于自然界一切过程的最基本的 定律之一。
它适用于: 宏观粒子系统;电磁场;微观粒子系统 , 更普遍的动量守恒定律并不依赖牛顿定律。
(3)有时系统所受的合外力虽不为零,但与系统的内 力相比较,外力远小于内力,这时可以略去外力对系统 的作用,近似认为系统的动量是守恒的。像碰撞、打击、 爆炸等这类问题,一般都可以这样来处理。 (4)分动量守恒 若(F )x = 0,则 p末x = p初x,即动量的x方向分量守恒
过程量 状态量
(3)动能、动量都是表征物体运动状态的重要物 理量。
功
动能定理
反映力的空间累计
冲量 动量定理
反映力的时间累计
•冲量
小结
I=
t2
Fdt
t1
•动量定理 •质点系的动量定理 •动量守恒定律
I Fdt= P
I=P-P0
n
P=
mivi
恒矢量
i 1
作业
习题册: 32-42
F1 m1• f1
m2 • f2 F2
·两式相加有
末
初(F1+F2)dt = p末- p初
或
I = P末- P初
系统所受的合外力的冲量等于系统动量的增量!
推广到n个质点有:
t2
完整版)动量、动量守恒定律知识点总结
完整版)动量、动量守恒定律知识点总结龙文教育动量知识点总结一、对冲量的理解冲量是力在时间上的积累作用,可以用公式I=Ft计算XXX或平均力F的冲量。
对于变力的冲量,常用动量定理求。
对于合力的冲量,有两种求法:若物体受到的各个力作用的时间相同,且都为XXX,则I合=F合.t;若不同阶段受力不同,则I合为各个阶段冲量的矢量和。
二、对动量定理的理解动量定理指出,冲量等于物体动量的变化量,即I合=Δp=p2-p1=mΔv=mv2-mv1.冲量反映力对物体在一段时间上的积累作用,动量反映了物体的运动状态。
需要注意的是,ΔP的方向由Δv决定,与p1、p2无必然的联系,计算时先规定正方向。
三、对动量守恒定律的理解动量守恒定律指出,相互作用的物体所组成的系统的总动量在相互作用前后保持不变。
需要注意的是,动量守恒定律的条件有三种:理想条件、近似条件和单方向守恒。
在满足这些条件的前提下,可以应用动量守恒定律求解问题。
四、碰撞类型及其遵循的规律碰撞类型包括一般的碰撞、完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞。
对于这些碰撞类型,需要遵循相应的规律,如系统动量守恒、系统动能守恒等。
需要特别注意的是,在等质量弹性正碰时,两者速度交换,这是根据动量守恒和动能守恒得出的结论。
五、判断碰撞结果是否可能的方法判断碰撞结果是否可能,需要检查碰撞前后系统动量是否守恒,系统的动能是否增加,以及速度是否符合物理情景。
动能和动量之间的关系是EK=p=2mEK/2m。
六、反冲运动反冲运动是指静止或运动的物体通过分离出一部分物体,使另一部分向反方向运动的现象。
在反冲运动中,系统动量守恒。
人船模型是反冲运动的典型例子,需要满足动量守恒的条件。
七、临界条件处理“最”字类临界条件如压缩到最短、相距最近、上升到最高点等的关键是,系统各组成部分具有共同的速度v。
八、动力学规律的选择依据在选择动力学规律时,需要根据题目涉及的时间t和物体间相互作用的情况进行选择。
如果涉及时间t,优先选择动量定理;如果涉及物体间相互作用,则将发生相互作用的物体看成系统,优先考虑动量守恒。
108知识讲解 动量守恒定律 基础
动量守恒定律【学习目标】1.能用牛顿运动定律推导动量守恒定律;2.知道动量守恒定律的适用条件和适用范围;3.进一步理解动量守恒定律,知道定律的适用条件和适用范围,会用动量守恒定律解释现象、解决问题.【要点梳理】要点一、动量守恒定律1.系统 内力和外力在物理学中,把几个有相互作用的物体合称为系统,系统内物体间的相互作用力叫做内力,系统以外的物体对系统的作用力叫做外力.2.动量守恒定律(1)内容:如果一个系统不受外力或者所受外力的矢量和为零,那么这个系统的总动量保持不变.(2)动量守恒定律的数学表达式:①p p ='.即系统相互作用前的总动量p 和相互作用后的总动量p '大小相等,方向相同.系统总动量的求法遵循矢量运算法则.②0p p p ∆==-'.即系统总动量的增量为零.③12p p ∆∆=-.即将相互作用的系统内的物体分为两部分,其中一部分动量的增加量等于另一部分动量的减少量. ④当相互作用前后系统内各物体的动量都在同一直线上时,动量守恒定律可表示为代数式:11221122m v m v m v m v +=+''.应用此式时,应先选定正方向,将式中各矢量转化为代数量,用正、负号表示各自的方向.式中12v v 、为初始时刻的瞬时速度,12v v 、''为末时刻的瞬时速度,且它们一般均以地球为参照物.(3)动量守恒定律成立的条件:①系统不受外力作用时,系统动量守恒;②若系统所受外力之和为零,则系统动量守恒;③系统所受合外力虽然不为零,但系统的内力远大于外力时,如碰撞、爆炸等现象中,系统的动量可看成近似守恒;④系统总的来看不符合以上三条中的任意一条,则系统的总动量不守恒.但是,若系统在某一方向上符合以上三条中的某一条,则系统在该方向上动量守恒.要点诠释:为了方便理解和记忆,我们把以上四个条件简单概括为:①②为理想条件,③为近似条件,④为单方向的动量守恒条件.3.动量守恒定律的适用范围它是自然界最普遍、最基本的规律之一.不仅适用于宏观、低速领域,而且适用于微观、高速领域.小到微观粒子,大到天体,无论内力是什么性质的力,只要满足守恒条件,动量守恒定律总是适用的.4.运用动量守恒定律解题的基本步骤和方法(1)分析题意,确定研究对象.在选择研究对象时,应将运动过程的分析与系统的选择统一考虑. 动量守恒定律的研究对象是系统,为了满足守恒条件,系统的划分非常重要,往往通过适当变换划入系统的物体,可以找到满足守恒条件的系统.(2)对系统内物体进行受力分析,分清内力、外力,判断所划定的系统在其过程中是否满足动量守恒的条件,若满足则进行下一步列式,否则需考虑修改系统的划定范围(增减某些物体)或改变过程的起点或终点,再看能否满足动量守恒条件,若始终无法满足动量守恒条件,则应考虑采取其他方法求解.(3)明确所研究的相互作用过程的始、末状态,规定正方向,确定始、末状态的动量值表达式.(4)根据题意,选取恰当的动量守恒定律的表达形式,列出方程.(5)合理进行运算,得出最后的结果,并对结果进行讨论,如求出其速度为负值,说明该物体的运动方向与规定的正方向相反.要点二、与动量守恒定律有关的问题1.由牛顿定律导出动量守恒定律的表达式以两球碰撞为例:光滑水平面上有两个质量分别是1m 和2m 的小球,分别以速度1v 和2v (1v >2v )做匀速直线运动。
动量守恒定律及其应用类型
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动量守恒定律及其应用类型
作者:李玲
来源:《理科考试研究·高中》2014年第08期
动量守恒定律是物理学中最基本的原理,其内容:一个系统不受外力或者受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变.动量守恒指整个过程任意时刻守恒,定律适用于宏观和微
观,高速和低速.动量守恒定律的应用主要有如下类型.
一、弹性碰撞模型——动量守恒,机械能也守恒
两个物体相互作用过程类似碰撞,也类似弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞三种情况.
例1质量为M的楔形物块上有圆弧轨道,静止在水平面上.质量为m的小球以速度v1向
物块运动.不计一切摩擦,圆弧小于90°且足够长,求小球能上升到的最大高度H和物块的最终速度v.
解析小球上升到最大高度过程中,系统在水平方向上不受外力作用,水平方向动量守恒:mv1=(M+m)v′;不计一切摩擦,系统机械能也守恒:12mv21=12(M+m)v′2+mgH,解以
上两式得H=Mv212(M+m)g.
小球上升到最大高度后返回到物块底部,小球与物块分离,设此时小球速度大小为v1′(方向与v1相反),物块此时速度为v(即物块最终速度). 从开始上升到返回的全过程,系统水平动量守恒:mv1=Mv-mv1′,机械也能守恒:12mv21=12Mv2+12mv′21,解以上两式得
v=2mM+mv1.。
动量守恒问题类型再探[论文]
动量守恒问题类型再探摘要:动量守恒问题是物理学中很重要的问题,在多年的教学过程中笔者总结了三类学生反映的难点问题,具体分析了这些问题的求解思路和注意事项。
关键词:动量守恒;归类;解题思路定西市教育科学规划课题研究成果(课题编号dx﹝2012﹞ghb94)动量守恒问题是高中物理的重点问题,也是学生学习的难点,笔者在文中对动量守恒问题讨论了三种类型,总结了一些规律性的知识。
第一类问题:两个物体在三次作用过程中的问题动量守恒问题所研究的对象涉及到多个物体,最少由两个物体组成。
但有这样一类问题,系统中的物体相互有三次或者多次的作用过程,由于过程复杂,造成了学生解题时的困难。
所以这样的问题分析清楚过程是解题的关键所在。
当然不同的过程对应不同的规律,要选用不同的公式求解。
例题1.有一个锤头质量是m的打桩机,让锤头离地高度是h,然后下落,下落后撞击在木桩上,木桩的质量是m,然后两个物体具有了相同的速度,这个过程的时间是可以忽略不计的。
最后木桩深入土地s后速度减小为零,求木桩在下落的过程中受到了多大的泥土对它的作用力?解决问题:这道题目的特点是理论联系实际,解决这个问题首先要建模,也就是把实际的问题变成一个模型,这是一种很重要的能力,高考常常考查到。
具体到这个问题,锤头第一阶段下落,忽略空气阻力,所以其是一个自由落体运动,这可以用运动学公式求解,也可以用动能定理或者能量守恒求解:,解得。
第二运动阶段是锤头和木桩的撞击过程,肯定二者最后具有了共同的速度,而题意中作用的时间可以不加以考虑,这句话的意思就是说内力很大(根据动量定理),也就是外力远远小于内力,这样外力是可以不加考虑的,符合动量守恒的条件,所以运用动量守恒定律公式可得到:求得。
运动的第三阶段是锤头和木桩一起插入土地中,由于地面的阻力可看成是一个恒力,而这时物体只受到两个力:重力和阻力,阻力大于重力,物体做减速运动;而这两个力都是恒力,所以合外力也是恒定的,当然加速度也是恒定的,物体做匀减速运动,最后速度减小为零。
动量守恒定律“三个”选取
动量守恒定律“三个”选取
动量守恒定律是宏观世界和微观世界都遵守的共同规律,应用非常广泛.动量守恒定律的适用条件是相互作用的物质系统不受外力,实际上真正满足不受外力的情况几乎是不存在的.所以,动量守恒定律应用重在“三个”选取.
一、动量守恒条件近似性的选取
根据动量守恒定律成立时的受力情况分以下三种:
(1)系统受到的合外力为零的情况.
(2)系统所受的外力比相互作用力(内力)小很多,以致可以忽略外力的影响.因为动量守恒定律是针对系统而言的,它告诉我们,系统内各个物体之间尽管有内力作用,不管这些内力是什么性质的力,系统内力的冲量只能改变系统中单个物体的动量,而不能改变系统的总动量.如碰撞问题中摩擦力,碰撞过程中的重力等外力比相互作用的内力小得多且碰撞时间很小时,可忽略其力的冲量的影响,认为系统的总动量守恒.这是物理学中忽略次要因素,突出重点的常用方法.
(3)系统整体上不满足动量守恒的条件,但在某一特定方向上,系统不受外力或所受的外力远小于内力,则系统沿这一方向的分动量守恒.。
动量守恒三种碰撞公式
动量守恒三种碰撞公式
最近"动量守恒"在各种网络新闻层出不穷,它成为不少娱乐玩家最关注的焦点,但是很多人对"动量守恒"的碰撞公式知之甚少。
它是一种物理学概念,有三种碰撞公式:向量约束定理、物体交换动量定理和总动量守恒定理。
首先,向量约束定理的原理是,当一个物体处于受力环境时,其位置受到力学
介质的影响,这时物体会受到三种类型的力:由重力和弹簧引起的力、冲击力和摩擦力。
这些力均作用于物体,因此物体会受到向量约束,对应于动量守恒公式。
其次,物体交换动量定理告诉我们,当两个物体发生相互碰撞时,它们之间会
传播动量,而没有外力参与,它们之间会通过动量形式进行交换,这给出了一个动量守恒的定理。
最后,总动量守恒定理的公式是指,当一个系统处于平衡状态时,物体的总动
量不会发生变化,因此动量守恒公式被称为它的本质。
以上就是"动量守恒"的三种碰撞公式,它不仅是一个学术概念,也是一种生活
娱乐话题,是一个丰富多彩的现象。
很多娱乐游戏都是基于这三种公式,为玩家带来了乐趣和乐趣。
动量守恒知识点总结
动量守恒知识点总结一、动量守恒定律的内容。
1. 表述。
- 如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为零,这个系统的总动量保持不变。
- 表达式:对于两个物体组成的系统,通常表示为m_1v_1 +m_2v_2=m_1v_1'+m_2v_2'(作用前总动量等于作用后总动量)。
二、动量守恒定律的适用条件。
1. 系统不受外力或者所受外力的矢量和为零。
- 例如,在光滑水平面上,两个滑块相互碰撞的系统,水平方向没有外力作用,系统在水平方向动量守恒。
2. 系统所受外力远小于内力。
- 如爆炸过程,炸药爆炸时内力(化学能转化为机械能产生的力)远远大于系统所受的外力(如空气阻力等),此时可近似认为系统动量守恒。
3. 系统在某一方向上不受外力或所受外力的矢量和为零,则系统在该方向上动量守恒。
- 例如,一个物体沿光滑斜面下滑,斜面静止在粗糙水平面上。
把物体和斜面看成一个系统,在水平方向系统不受外力,水平方向动量守恒;而在竖直方向系统受到重力和支持力,合力不为零,竖直方向动量不守恒。
三、动量守恒定律的应用。
1. 碰撞问题。
- 弹性碰撞。
- 特点:碰撞过程中系统的动量守恒,机械能也守恒。
- 对于两个物体的弹性碰撞,设质量分别为m_1、m_2,碰撞前速度分别为v_1、v_2,碰撞后速度为v_1'、v_2'。
- 根据动量守恒定律m_1v_1 + m_2v_2=m_1v_1'+m_2v_2',根据机械能守恒定律(1)/(2)m_1v_1^2+(1)/(2)m_2v_2^2=(1)/(2)m_1v_1'^2+(1)/(2)m_2v_2'^2。
- 当m_1 = m_2时,v_1'=v_2,v_2'=v_1,即两质量相同的物体发生弹性碰撞后交换速度。
- 非弹性碰撞。
- 特点:碰撞过程中系统动量守恒,但机械能不守恒,有一部分机械能转化为内能等其他形式的能。
- 完全非弹性碰撞是一种特殊的非弹性碰撞,碰撞后两物体粘在一起,以共同速度运动。
动量守恒与碰撞的类型
动量守恒与碰撞的类型动量守恒和碰撞类型是物理学中的重要概念,用于描述物体在相互作用过程中的运动规律和能量转化情况。
动量守恒是指在一个封闭系统中,如果没有外力作用,系统内物体的动量总和保持不变。
碰撞类型包括弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞,它们分别描述了碰撞过程中物体的动态行为和能量转化情况。
一、动量守恒动量(momentum)是物体在运动中的一种物理量,是质量和速度的乘积。
动量守恒是一个基本的物理定律,它描述了在没有外力作用的封闭系统中,物体的动量总和保持不变。
动量守恒可以用以下公式表示:m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'其中,m1和m2是两个物体的质量,v1和v2是碰撞前两个物体的速度,v1'和v2'是碰撞后两个物体的速度。
动量守恒定律对于解释和预测物体在碰撞过程中的运动以及其他相互作用过程中的动力学行为非常有用。
二、碰撞类型1. 弹性碰撞(Elastic Collision)在弹性碰撞中,动量守恒成立,并且碰撞前后物体的总动能保持不变。
弹性碰撞是一种完全弹性的碰撞类型,它的特点是在碰撞中物体之间没有能量转化和损失。
在弹性碰撞中,碰撞前后物体的动量和动能的变化可以表示为:m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'(1/2)m1v1^2 + (1/2)m2v2^2 = (1/2)m1v1'^2 + (1/2)m2v2'^22. 非弹性碰撞(Inelastic Collision)非弹性碰撞是指碰撞中物体之间发生能量转化或损失的碰撞类型。
在非弹性碰撞中,动量仍然守恒,但动能发生了变化。
常见的非弹性碰撞类型包括完全非弹性碰撞和部分非弹性碰撞。
- 完全非弹性碰撞(Completely Inelastic Collision):在碰撞中,物体之间发生了完全的能量转化,粘在一起形成一个整体运动。
在完全非弹性碰撞中,碰撞前后物体的动量守恒可以表示为:m1v1 + m2v2 = (m1 + m2)v'其中,v'是碰撞后整体的速度。
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动量守恒几种类型及应用
正确理解动量守恒的条件是掌握动量守恒定律的前提和基础,更是正确应用动量和能量观点处理动量和机械能相结合的综合问题最为关键的条件。
系统动量守恒的类型包括以下几种情况:
1. 系统不受外力或者所受外力之和为零
“人船模型”是这类问题的典型应用。
(1)符合“人船模型”的条件:相互作用的物体原来都静止,且满足动量守恒条件。
(2)“人船模型”的特点:人动“船”动,人停“船”停,人快“船”快,人慢“船”慢,人上“船”下,人左“船”右。
例1. 如图1所示,等臂U形管竖直安装在光滑水平面上放置的轻质小车上,小车和试管的总质量与试管内水的质量相等,均为M。
开始时试管底部的阀门K关闭,管的水平部分的水柱与右侧竖直管内的水柱等长,小车静止。
打开阀门,水缓慢流动到另一侧,使两竖直管中水面平齐。
已知两竖直管轴线间距离为L,则上述过程中,小车向______________移动,移动的距离为_________________。
图1
解析:由题意可知,试管内的水和小车及试管的运动符合“人船模型”的特点,试管内的水相当于“人”,小车及试管相当于“船”,打开阀门后,水缓慢流动到另一侧,最终两竖
直管中水面平齐,在处理过程中,相当于右侧L
2
(质量为
M
4
)的水直接运动到左侧管内,
把其他部分的水(长度为3
2
L
,质量为
3
4
M
)与小车及试管看成一个整体,如图2所示。
如此一来,右侧L
2
(质量为
M
4
)的水相当于“人”,长度为
3
2
L
、质量为
3
4
M
的水与小车
及试管相当于“船”,“人”向左运动,故“船”向右运动,“人”与“船”的相对位移为L。
图2
∴=+⎛⎝ ⎫⎭⎪=M s M M s M s 43474
122 ① 而s s L 12+=
② ∴小车向右移动,移动的距离s L 28
=
点评: (1)处理“人船模型”类问题首先理解此类模型符合的条件必须是系统的初动量为零且满足动量守恒定律;
(2)解决此类问题的关键是找出系统内每个物体的位移关系;
(3)在深刻理解动量守恒定律的基础上,注意此类模型的拓展变式,如“人车模型”、“物物模型”等。
2. 系统所受外力之和虽不为零,但系统的内力远大于外力时,则系统的动量可视为守恒 高中阶段,碰撞、爆炸、冲击等问题,由于作用时间极短,重力及其他阻力等外力比物体间相互作用的内力要小得多,以至外力冲量对系统动量变化的影响可以忽略,这时可近似认为系统的动量守恒。
例2. 一质量为M 的木块从某一高度自由下落,在空中被一粒水平飞行的子弹击中并留在其中,子弹的速度为v 0,质量为m ,则木块下落的时间与自由下落相比将( )
A. 不变
B. 变长
C. 变短
D. 无法确定
解析:设木块被子弹击中时的速度为v 1,击中后的水平和竖直速度分别为v v 23、,子弹对木块的冲力远大于重力,竖直方向动量守恒:Mv m M v 13=+(),v v 31<。
∴下落时间将变长。
答案:B 。
3. 系统所受外力之和不为零,但在某个方向上满足条件1或条件2,则在该方向上动量守恒
例3. 如图3所示,质量为M 的槽体放在光滑水平面上,内有半径为R 的半圆形轨道,其左端紧靠一个固定在地面上的挡板。
质量为m 的小球从A 点由静止释放,若槽内光滑,求小球上升的最大高度。
图3
解析:设小球由A 滑到最低点B 时的速度为v 1,上升的最大高度为h 。
由机械能守恒定律:
mgR mv =1212
① ∴=v gR 12
② 小球在向上运动过程中,M 和m 组成的系统水平方向总动量守恒,设它们在最高点时水平方向的共同速度为v 2
∴=+mv m M v 12() ③
整个过程中系统的机械能守恒:
mgR mgh m M v =++1222() ④
由②~④式得,小球上升的最大高度:h M m M
R =
+ 点评: (1)当系统在某方向上分动量守恒时,应根据速度分解的基本方法找到该方向上各自的分速度,列出分动量守恒方程;
(2)假若同时要和机械能相结合时,应注意,代入动能表达式的速度应是物体的合速度,即实际运动方向的速度;
(3)若出现临界状态,应注意确定临界条件。