典型物理模型 动量守恒.doc

动量守恒 典型物理模型典型物理模型:连接体是指运动中几个物体或叠放在一起、或并排挤放在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体考虑分受力情况，对整体用牛二定律列方程隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。m1m2一起加速运动的物体(N为物体间相互作用力),与有无摩擦(相同)无关,平面斜面竖直都一样。BAF1m2m1F两木块的相互作用力N=m1m2F讨论：F10；F2=0 N= (与运动方向和接触面是否光滑无关)保持相对静止BAF1F2 F10；F20 N= F=F1F2 m1m2 N1N2(为什么)N5对6=(m为第6个以后的质量) 第12对13的作用力 N12对13=水流星模型(竖直平面内的圆周运动)竖直平面内的圆周运动是典型的变速圆周运动研究物体通过最高点和最低点的情况，并且经常出现临界状态。(圆周运动实例)火车转弯 汽车过拱桥、凹桥3飞机做俯冲运动时，飞行员对座位的压力。物体在水平面内的圆周运动（汽车在水平公路转弯，水平转盘上的物体，绳拴着的物体在光滑水平面上绕绳的一端旋转）和物体在竖直平面内的圆周运动（翻滚过山车、水流星、杂技节目中的飞车走壁等）。万有引力卫星的运动、库仑力电子绕核旋转、洛仑兹力带电粒子在匀强磁场中的偏转、重力与弹力的合力锥摆、（关健要搞清楚向心力怎样提供的）（1）火车转弯：设火车弯道处内外轨高度差为h，内外轨间距L，转弯半径R。由于外轨略高于内轨，使得火车所受重力和支持力的合力F合提供向心力。 (是内外轨对火车都无摩擦力的临界条件)当火车行驶速率V等于V0时，F合=F向，内外轨道对轮缘都没有侧压力当火车行驶V大于V0时，F合F向，内轨道对轮缘有侧压力，F合-N=即当火车转弯时行驶速率不等于V0时，其向心力的变化可由内外轨道对轮缘侧压力自行调节，但调节程度不宜过大，以免损坏轨道。（2）无支承的小球，在竖直平面内作圆周运动过最高点情况： 临界条件：由mg+T=mv2/L知，小球速度越小，绳拉力或环压力T越小，但T的最小值只能为零，此时小球以重力提供作向心力，恰能通过最高点。即mg=结论：绳子和轨道对小球没有力的作用（可理解为恰好通过或恰好通不过的速度），只有重力提供作向心力，临界速度V临=能过最高点条件：VV临（当VV临时，绳、轨道对球分别产生拉力、压力）不能过最高点条件：V tg物体静止于斜面 VB=所以AB杆对B做正功，AB杆对A做负功若 V0m2时，v10，v20 v1与v1方向一致； 当m1m2时，v1v1，v22v1 (高射炮打蚊子) 当m1=m2时，v1=0，v2=v1 即m1与m2交换速度 当m1m2时，v10 v2与v1同向；当m1m2时，v22v1 B初动量p1一定，由p2=m2v2=，可见，当m1m2时，p22m1v1=2p1C初动能EK1一定，当m1=m2时，EK2=EK1一动静的完全非弹性碰撞。（子弹打击木块模型）是高中物理的重点。特点：碰后有共同速度，或两者的距离最大(最小)或系统的势能最大等等多种说法.mv0+0=(m+M) =（主动球速度上限，被碰球速度下限）=+E损 E损=一=由上可讨论主动球、被碰球的速度取值范围v主 v被讨论：E损 可用于克服相对运动时的摩擦力做功转化为内能E损=fd相=mgd相=一= d相= 也可转化为弹性势能；转化为电势能、电能发热等等；（通过电场力或安培力做功）子弹打木块模型：物理学中最为典型的碰撞模型 (一定要掌握)子弹击穿木块时,两者速度不相等；子弹未击穿木块时,两者速度相等.这两种情况的临界情况是：当子弹从木块一端到达另一端，相对木块运动的位移等于木块长度时，两者速度相等例题：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。解析：子弹和木块最后共同运动，相当于完全非弹性碰撞。从动量的角度看，子弹射入木块过程中系统动量守恒： 从能量的角度看，该过程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，如图所示，显然有s1-s2=d对子弹用动能定理： 对木块用动能定理：、相减得： 式意义：fd恰好等于系统动能的损失；根据能量守恒定律，系统动能的损失应该等于系统内能的增加；可见，即两物体由于相对运动而摩擦产生的热(机械能转化为内能),等于摩擦力大小与两物体相对滑动的路程的乘积(由于摩擦力是耗散力，摩擦生热跟路径有关，所以这里应该用路程，而不是用位移)。 由上式不难求得平均阻力的大小：至于木块前进的距离s2，可以由以上、相比得出：从牛顿运动定律和运动学公式出发，也可以得出同样的结论。试试推理。由于子弹和木块都在恒力作用下做匀变速运动，位移与平均速度成正比： 一般情况下，所以s2d。这说明在子弹射入木块过程中木块的位移很小，可以忽略不计。这就为分阶段处理问题提供了依据。象这种运动物体与静止物体相互作用,动量守恒,最后共同运动的类型，全过程动能的损失量可用公式： 当子弹速度很大时，可能射穿木块，这时末状态子弹和木块的速度大小不再相等，但穿透过程中系统动量仍然守恒，系统动能损失仍然是EK= f d（这里的d为木块的厚度），但由于末状态子弹和木块速度不相等，所以不能再用式计算EK的大小。 做这类题目时一定要画好示意图，把各种数量关系和速度符号标在图上