动量守恒定律的四类基本题型.doc

应用动量守恒定律的四类基本题型及其解题思路动量守恒定律是物理学中三大守恒定律之一，也是解决物理综合问题时不可或缺的基本思考方向，所以学会应用动量守恒定律，对于高中生而言是及其重要且有意义的事。然而，尽管现实的物理课堂之中师生对于动量守恒定律重要性认识很充分，可由于缺乏有效的训练和总结，使得对于动量守恒定律的训练陷入了无尽的题海训练之中，甚至于把物理综合题目也直接用到对此内容的练习中，使得学生茫然不知所从，对于能否顺利应用动量守恒定律也心中无数。鉴于上述原因，我从众多的关于此类问题的题目中，归纳出了四类基本题型，并将其所对应的解题思路予以梳理，如此，无论老师、学生都能对杂乱无章的题目有个清晰的认识，也使学生在应用动量守恒定律时有章可循、有法可依。一、人船模型此类问题的特点在于，系统动量守恒得同时，其内部各对象间有相对位置的变化，包括人在船上走、人在车上走、人拉气球的绳向上爬三种具体情况。其解题思路有： 、 画出系统位置变化前和位置变化后的对比图。、 从图中找到位置变化前后各对象位移的关系。、 根据动量守恒定律列式，再在等式两边乘上时间，将动量关系变成质量与位移乘积的关系、 根据已知关系式求解例：质量为m的人站在质量为M，长为L的静止小船的右端，小船的左端靠在岸边当他向左走到船的左端时，船左端离岸多远？解：画出示意图图1人、船系统动量守恒，总动量始终为零，所以人、船动量大小始终相等从图1中可以看出，人、船的位移大小之和等于L.即l1l2L设人、船位移大小分别为l1、l2，则：mv1Mv2，两边同乘时间t，得到ml1Ml2m解得l2. Mm二、碰撞合理性问题此类问题包括了已知碰撞前后动量求质量关系或是知道碰前动量而求碰后动量变化量两类。此类问题的解题思路主要是要认识到碰撞的特点：、碰撞前后动量守恒、碰后系统总动能不大于碰前系统总动能、如果两个小球同向运动碰撞前后面的小球的速度必须大于前面的小球的速度，碰撞后原来在前面的小球速度必增大，且大于或等于原来在后面的小球的速度。、如果碰前同向运动，则绝不会发生二次碰撞例：如图138所示，在光滑水平面上有A、B两小球沿同一条直线向右运动，并发生对心碰撞设向右为正方向，碰前A、B两球动量分别是pA10 kgm/s，pB15 kgm/s，碰后动量变化可能是()图138ApA5 kgm/s，pB5 kgm/sBpA5 kgm/s，pB 5 kgm/sCpA5 kgm/s，pB5 kgm/sDpA20 kgm/s，pB20 kgm/s解析：A.此结果动量不守恒；B.可能；C.选项中B球的动量不可能减少，因为是A碰B；D.要出现pA 20 kgm/s即A小球碰撞前后动量大小不变只方向变化，所以其动能的大小不变，而B球的动量增大故其动能增大，所以系统碰后总动能大于碰前总动能不合理。所以选B三、子弹打木块此类问题是具有非完全弹性碰撞的特点，即碰撞时的形变不能完全恢复，有一部分机械能转变为内能，同时系统相互作用后相对位置也了发生变化。其包括子弹打木块、木块在表面粗糙的车上运动等问题。解决此类问题的思路是：、 画出系统位置变化前和位置变化后的对比图。、 从图中找到位置变化前后各对象位移的关系。、 根据动量守恒、能量守恒列式。、 根据所列关系式求解。例：设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为d.求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离解：系统损失的动能全部转化为系统的内能设平均阻力大小为f，设子弹、木块的位移大小分别为s1、s2，根据题意作图如下：由图可知s1s2d子弹和木块最后共同运动，相当于完全非弹性碰撞子弹射入木块过程中系统动量守恒：mv0(Mm)v112对子弹用动能定理：fs1v2v 2021对木块用动能定理：fs2v2 211Mm2由式得fdv2(Mm)vv2 0222?Mm?0Mmv20由上式不难求得平均阻力的大小：f2?Mm?dm由、相比得出：s2. Mm四、弹簧类问题此类问题的特点是，系统的动量守恒、机械能也守恒，但却出现了动能与势能的相互转换，其类型包括两物体通过轻质弹簧的相互作用或一物体与半圆形光滑凹槽的相互作用。解决此类问题的基本思路是：、对相互作用的过程进行认真、细致的分析，包括接触后系统所包含的两个对象各自受力、运动、动量、能量变化分别是什么，什么时候达到临界状态。、根据题目所涉及到的变化问题，应用动量守恒、能量守恒列式求解。例：如图118所示，光滑水平面上，质量为2m的小球B连接着轻质弹簧，处于静止；质量为m的小球A以初速度v0向右匀速运动，接着逐渐压缩弹簧并使B运动，过一段时间，A与弹簧分离，设小球A、B与弹簧相互作用过程中无机械能损失，弹簧始终处于弹性限度以内求当弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能E.图118解：(1)当A球与弹簧接触以后，在弹力作用下减速运动，而B球在弹力作用下加速运动，弹簧势能增加，当A、B速度相同时，弹簧的势能最大设A、B的共同速度为v，弹簧的最大势能为E，则A、B系统动量守恒，有mv0(m2m)v121122v0m2m)vE，联立两式得Emv0. 223以上是我对动量守恒定律的应用一些肤浅总结