动量定理 简单
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动量定理物体的动量与力的作用时间动量定理:物体的动量与力的作用时间动量定理是力学中的基本原理之一,它描述了物体的动量与作用力及作用时间之间的关系。
本文将介绍动量定理的基本概念和公式,并讨论其在实际问题中的应用。
一、动量的定义和公式动量是物体运动的一个重要物理量,它描述了物体的运动状态。
动量的定义为物体的质量乘以速度,用符号p表示。
即动量p = mv,其中m是物体的质量,v是物体的速度。
动量是一个矢量量,它具有大小和方向。
根据牛顿第二定律,物体的运动由作用于它的力决定。
动量定理告诉我们,物体所受的合外力F在作用时间Δt内对物体的改变量等于物体动量的变化量。
动量定理的数学表达式可以写为Δp = FΔt。
二、动量定理的应用1. 动量定理的推导我们来推导动量定理的一个简单应用。
假设一个质量为m的物体,在不受力的情况下以速度v运动。
突然受到一个作用力F作用,并持续时间Δt。
根据动量定理,物体的动量变化量等于作用力乘以作用时间:Δp = FΔt。
在此条件下,物体的初速度为v0=0,末速度为v。
由于加速度a的定义为a = Δv/Δt,其中Δv = v - v0 = v。
将加速度代入牛顿第二定律F= ma中,得到F = mΔv/Δt。
将F代入动量定理的公式中,得到Δp =m(v - 0) = mv,与动量的定义一致。
2. 动量定理的应用举例动量定理在实际问题中有广泛的应用。
例如,在汽车碰撞实验中,通过测量碰撞前后汽车的速度和质量,可以计算出碰撞力的大小。
根据动量定理,两车交换的动量等于作用力与作用时间的乘积。
另外,动量定理还可以解释物体运动的一些现象。
例如,在江河中漂流的木船,由于受到水流的冲击力,速度越快,受到的冲击力越大。
根据动量定理,木船所受的力与运动速度成正比。
三、结论动量定理是力学中非常重要的定理之一,它描述了物体动量与作用力以及作用时间之间的关系。
根据动量定理,物体的动量变化量等于作用力与作用时间的乘积。
《动量定理》动量定理,实验验证在物理学的广袤领域中,动量定理是一个具有重要意义的基本原理。
它不仅在理论上为我们理解物体的运动和相互作用提供了深刻的洞察,而且在实际应用中也发挥着关键作用。
那么,什么是动量定理?又如何通过实验来验证它呢?动量定理指出,合外力的冲量等于物体动量的增量。
用公式表达即为:$I =\Delta p$,其中$I$表示合外力的冲量,$\Delta p$表示动量的增量。
为了更直观地理解动量定理,让我们先来看一个简单的例子。
假设一个质量为$m$的小球,以初速度$v_1$在光滑水平面上运动。
如果在一段时间$t$内,小球受到一个恒定的水平外力$F$的作用,速度变为$v_2$。
根据动量的定义,小球的初动量$p_1 = mv_1$,末动量$p_2 =mv_2$,动量的增量$\Delta p = p_2 p_1 = m(v_2 v_1)$。
而合外力的冲量$I = F \times t$。
由于动量定理成立,所以有$F \times t = m(v_2 v_1)$。
接下来,我们通过一个具体的实验来验证动量定理。
实验装置包括一个气垫导轨、一个滑块、两个光电门、一个气源、一个数字计时器以及一个力传感器。
首先,将气垫导轨调至水平状态,打开气源,使滑块能在导轨上近似无摩擦地运动。
在滑块上安装一个遮光片,让滑块通过两个相距一定距离的光电门。
数字计时器可以记录滑块通过每个光电门的时间,从而计算出滑块通过两个光电门的速度。
将力传感器固定在滑块的一端,通过施加一个已知大小和方向的外力,记录外力的大小和作用时间。
实验开始时,让滑块以一定的初速度通过第一个光电门,记录此时的速度$v_1$和对应的时间$t_1$。
然后,施加外力,让滑块通过第二个光电门,记录速度$v_2$和时间$t_2$。
根据实验数据,计算出滑块的初动量$p_1 = m v_1$,末动量$p_2= m v_2$,动量的增量$\Delta p = p_2 p_1$。
动量定理的公式推导
1. 牛顿第二定律出发推导动量定理。
- 根据牛顿第二定律F = ma,其中a=(Δ v)/(Δ t)(a为加速度,Δ v为速度的变化量,Δ t为时间间隔)。
- 则F = m(Δ v)/(Δ t),移项可得FΔ t=mΔ v。
- 动量p = mv,设初速度为v_1,末速度为v_2,则Δ v=v_2 - v_1。
- 那么FΔ t = m(v_2 - v_1),而mv_1为初动量p_1,mv_2为末动量p_2,所以FΔ t=p_2 - p_1=Δ p,这就是动量定理的表达式。
2. 从动能定理推导动量定理(仅在直线运动且恒力情况下简单说明联系)
- 动能定理W=Δ E_k,对于恒力F作用下的直线运动,W = Fx(x为位移)。
- 根据运动学公式v^2-v_0^2=2ax,可得x=frac{v^2-v_0^2}{2a}。
- 又因为a=(F)/(m),则x=frac{m(v^2-v_0^2)}{2F}。
- 动能定理W = Fx=Δ E_k=(1)/(2)mv^2-(1)/(2)mv_0^2,将x=frac{m(v^2-
v_0^2)}{2F}代入W = Fx可得F×frac{m(v^2-v_0^2)}{2F}=(1)/(2)mv^2-(1)/(2)mv_0^2,化简得到FΔ t = m(v - v_0)(这里Δ t是根据v - v_0=aΔ t,a=(F)/(m)推出Δ t=(m(v -
v_0))/(F)),也就是动量定理FΔ t=Δ p。
这种推导方式只是为了体现动量定理和动能定理在一定条件下的联系,从动能定理推导动量定理不是常规的推导方式,但有助于理解物理概念之间的关系。
动量定理冲量与碰撞动量定理、冲量与碰撞在物理学中,动量是描述物体运动状态的一个重要物理量,它是物体的质量与速度的乘积。
而动量定理、冲量与碰撞是与动量相关的概念,对于解释物体运动以及碰撞过程具有重要的意义。
一、动量定理动量定理是牛顿力学中的基本定律之一,它表明在不受外力作用的封闭系统中,系统的总动量保持不变。
换句话说,如果没有外力施加在物体或物体系统上,那么它们的总动量将保持不变,即动量守恒。
动量定理可以通过如下公式来表示:F·Δt = Δp其中,F指的是物体所受的外力,Δt表示作用力所占据的时间,Δp则是物体动量的变化。
动量定理可以解释为,在相互作用力的作用下,物体受到冲量,从而产生动量的变化。
二、冲量冲量是描述力对物体施加的总效果的物理量,它是作用力对时间的积分。
冲量可以通过以下公式计算:I = ∫F dt其中,I代表冲量,F表示力,dt表示时间的微小变化。
冲量的方向与力的方向相同,而冲量的值则取决于力的大小和作用时间的长短。
冲量与动量之间有着密切的关系。
根据牛顿第二定律F = ma,将其代入冲量的计算公式可得:I = ∫F dt = ∫ma dt = ∫dp = Δp由此可见,冲量的大小等于动量的变化。
因此,在碰撞等情况下,通过考察受到的冲量,我们可以了解到物体动量的变化情况。
三、碰撞碰撞是物体之间接触并产生相互作用的过程。
在碰撞中,物体受到冲量的作用,从而产生动量的变化。
根据动量定理和冲量的定义,可以理解碰撞过程中的动量变化情况。
根据碰撞的特性,可以将碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞两种情况。
在弹性碰撞中,物体在碰撞后能够完全弹开,并且动能守恒,总动量保持不变;而在非弹性碰撞中,物体在碰撞后会发生形变,并且有部分动能转化为其他形式的能量,总动量同样保持不变。
碰撞还可以分为完全碰撞和非完全碰撞。
在完全碰撞中,两个物体在碰撞过程中相互作用时间足够短,可以忽略外力的作用,即外力对碰撞的影响可以忽略不计。
动量和动量定理在我们探索物理世界的奇妙旅程中,动量和动量定理是两个极为重要的概念。
它们不仅在理论物理学中占据着关键地位,还在实际生活和各种工程技术领域有着广泛的应用。
让我们先来理解一下什么是动量。
简单来说,动量就是物体的质量与它的速度的乘积。
用公式表示就是:动量(p)=质量(m)×速度(v)。
这意味着,一个物体的动量取决于它的质量和速度两个因素。
如果一个物体的质量很大,或者速度很快,或者两者兼而有之,那么它的动量就会很大。
想象一下,一辆重型卡车和一辆小型汽车都以相同的速度行驶。
由于重型卡车的质量远远大于小型汽车,所以重型卡车具有更大的动量。
这也就解释了为什么在交通中,大型车辆在制动时需要更长的距离,因为它们具有更大的动量,要改变其运动状态就更加困难。
再比如说,一个子弹尽管质量很小,但由于它的速度极快,所以具有相当大的动量,能够对目标造成巨大的冲击和破坏。
接下来,我们来探讨动量定理。
动量定理指出,合外力的冲量等于物体动量的变化量。
冲量是什么呢?冲量(I)等于力(F)与作用时间(t)的乘积,即 I = F × t。
为了更直观地理解动量定理,我们可以想象一个篮球从高处落下并撞击地面。
在撞击地面的瞬间,地面会给篮球一个向上的力,这个力作用了一段极短的时间。
这个力和作用时间的乘积就是冲量,它导致了篮球动量的变化。
原本篮球向下运动具有一定的动量,经过地面的冲击后,篮球的动量发生了改变,方向变为向上。
在日常生活中,动量定理也有很多体现。
比如,当我们跳远时,我们会先助跑一段距离。
助跑的目的就是为了增加我们自身的动量,这样在起跳时,我们就能够跳得更远。
在体育运动中,拳击手出拳时,会通过快速而有力的动作来增加拳头的动量,从而给对手造成更大的打击。
而在接球时,运动员常常通过延长接球的时间来减小冲力,比如足球守门员在接球时会顺势缓冲,以减少足球对双手的冲击力。
在工业生产中,动量定理也发挥着重要作用。
经典力学中动量定理物理原理分析动量定理是经典力学中最基本的定律之一,它描述了一个物体在受到力的作用下发生运动时的动力学规律。
通过分析动量定理的物理原理,我们可以更好地理解力学中的动力学现象。
动量定理的基本原理可以简单地表述为:外力作用在物体上,物体就会发生动量的变化。
具体地说,动量定理表示了物体动量的变化率与作用在其上的合外力之间的关系。
数学上,动量的变化率等于合外力的大小与方向的乘积。
动量的概念是物体的运动状态的重要描述量。
物体的动量是其质量与速度的乘积,也可以用力与时间的乘积来表示。
动量的方向与速度方向一致,因此它是一个矢量量。
在没有外力作用的情况下,根据牛顿第一定律,物体将保持现有的速度和方向运动,动量守恒。
当外力作用于物体时,动量定理告诉我们,物体的动量将发生改变,其变化率等于作用在物体上的合外力。
动量定理是建立在牛顿第二定律基础之上的,牛顿第二定律指出,物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比,与物体质量成反比。
将牛顿第二定律与动量定义相结合,可以推导出动量定理。
假设一个质量为m的物体在一段时间内受到一个作用力F,物体的加速度为a。
根据牛顿第二定律可以得到F=ma。
将动量定义为p=mv,其中v为物体的速度,则物体的动量变化率为dp/dt=m(dv/dt)=ma=F。
从上述推导中可以看出,动量定理的物理原理可以简单地解释为:物体受到作用力时,将产生加速度,进而改变其速度和动量。
动量定理在实际应用中具有广泛的意义和重要性。
例如,它可以用来分析交通事故中的碰撞过程,研究炮弹的弹道运动,解释球类运动中的击打与接球过程等。
在碰撞过程中,动量定理可以帮助我们理解碰撞物体的速度变化和能量转化。
根据动量定理,碰撞后物体的总动量保持不变,这意味着一个物体的速度减小,另一个物体的速度增加。
在炮弹弹道运动中,动量定理可以帮助我们计算炮弹的速度和射程。
通过对炮弹受到的重力和空气阻力等外力的分析,可以得到炮弹运动的动力学方程,并进一步计算出炮弹的轨迹和着陆点。
物理必修二动量知识点动量是物理学中非常重要的一个概念,它描述了物体的运动状态。
物理必修二中的动量知识点包括了动量的定义、动量守恒定律、动量定理及其应用等。
一、动量的定义动量是物体运动的物理量,它的定义为:动量= 质量× 速度(p=mv)。
其中,质量是物体本身的物理量,速度是物体在单位时间内所运动的距离。
动量的物理量单位是千克·米/秒(kg·m/s)。
二、动量守恒定律动量守恒定律是物理学中的基本定律之一。
它描述了在不受外界影响的情况下,物体系统中各个物体的动量之和是不变的。
简单来说,就是物体的初始动量等于物体的末尾动量,在物理学中也被称为动量守恒。
三、动量定理及其应用动量定理描述了在外力作用下,物体的动量的变化量等于外力在物体上所产生的冲量。
动量定理的公式为:Δp=Ft。
其中,Δp表示动量的变化量,F表示作用力,t表示作用时间。
动量定理可以应用于许多实际问题中,例如发射火箭、弹射的跳板等。
以发射火箭为例,当火箭发射时,火箭底部推进剂向下喷射气体,产生了向上的反作用力,从而推动火箭向上运动。
按照动量定理的原理,火箭的动量变化量等于反作用力产生的动量变化量,因此可以用动量定理来计算火箭的运动状态。
四、动量与能量根据动能定理,物体的动能等于物体的动量的平方除以两倍质量,即K=1/2mv^2=p^2/2m。
因此,动量和能量是密切相关的。
总结:动量是物理学中描述物体运动状态的基本物理量之一。
在物理必修二中,动量知识点包括了动量的定义、动量守恒定律、动量定理及其应用等。
动量守恒定律是物理学中的基本定律之一,可以帮助我们解决许多实际问题。
通过理解动量的概念及其应用,我们可以更好地理解物体的运动状态。
动量定理解释嘿,朋友!咱们今天来聊聊动量定理,这可是物理学中相当有趣的一个概念。
想象一下,你正在踢足球,一脚把球踢飞出去,球飞出去的速度和力量是不是让你感觉特别爽?这背后其实就藏着动量定理的影子。
动量定理说的是,合外力的冲量等于动量的变化量。
这听起来有点绕口,咱通俗点说。
就好比一辆快速行驶的汽车,突然刹车,是不是会有一股很大的力量让你往前冲?这股力量就是因为动量的变化产生的。
冲量是什么呢?就像是一股持续的力量在一段时间里的作用。
比如说,你用手持续推一个小车一段时间,这就是在给小车施加冲量。
那动量呢?简单说就是物体运动的“劲头”,质量越大、速度越快,这“劲头”就越大。
再打个比方,一个大胖子和一个瘦子都以同样的速度跑步,要让他们停下来,你觉得谁更难?那肯定是大胖子呀!为啥?因为大胖子质量大,动量就大,要改变他的运动状态,需要的冲量就大。
你看生活中,那些拳击手出拳,为什么要快速有力地击打?就是为了在短时间内给对手一个大的冲量,让对手的动量快速改变,从而打倒对手。
又比如说,跳水运动员从高处跳下,入水的时候为什么要屈体?这可不是为了耍帅,而是为了延长与水接触的时间,减小冲击力,也就是减小水对运动员的冲量。
动量定理在很多地方都有用呢。
比如在交通安全方面,为啥要系安全带?就是当车子突然停下时,通过安全带延长你身体停下来的时间,减少冲量对你的伤害。
再想想火箭发射,不断地向外喷射燃料,这喷射的燃料就给了火箭一个反向的冲量,让火箭能冲向太空。
总之,动量定理虽然看起来有点复杂,但其实就在咱们的身边,影响着各种现象。
只要你留心观察,就能发现它的神奇之处。
所以说,动量定理可不是什么遥不可及的科学概念,而是实实在在和咱们的生活息息相关,能帮助咱们理解很多现象的好帮手,难道不是吗?。
动量定理知识点总结
嘿,朋友们!今天咱们要来好好唠唠动量定理这个知识点啦!
啥是动量定理呢?简单来说呀,就是力在一段时间内的积累效果会让物体的动量发生变化。
比如说,你扔一个篮球,你使的劲儿和扔的时间,就会决定篮球飞出去的速度和力量,这就是动量定理在起作用呢!就像你努力学习一段时间,成绩肯定会有变化呀,对吧!
咱再具体点说,动量定理表达式是FΔt = mΔv。
这里的 F 就是力啦,
Δt 是时间间隔,m 是物体质量,Δv 就是速度的变化量哟。
想象一下,一辆大卡车急刹车,那得多大的摩擦力才能让它很快停下来呀,这不就是动量定理么!就好像你跑累了,得花很大力气才能让自己停下来一样。
动量定理在生活中用处可大了去啦!比如说,为什么安全气囊能保护我们?不就是因为它能延长撞击时间,减小冲击力嘛,这都是动量定理帮忙呀!“哎呀,如果没有动量定理,那可不得乱套了呀!”
还有啊,在体育运动中,动量定理也无处不在呢!像拳击运动员,他们出拳的力量和速度,都是根据动量定理来练的呢。
教练会告诉他们怎么发力,怎么掌握时间,才能打出有力的一拳,“这多有意思啊!”
总之,动量定理真的特别重要,它就像我们生活中的一个小秘密武器,能帮我们理解好多现象呢!所以呀,大家一定要好好掌握这个知识点,它能让我们更明白这个世界是怎么运转的哟!。
高中物理动量定理动量定理是物理学中的一个基本定理,它是描述物体运动状态变化的定理。
动量定理可以简单地表述为:物体的动量变化率等于作用在物体上的力。
动量是描述物体运动状态的物理量,它的定义为物体的质量乘以速度。
动量的大小和方向既受质量的影响,也受速度的影响。
动量的单位是千克·米/秒(kg·m/s)。
动量的变化率可以通过动量的导数来描述,即动量的变化率等于力(F)对时间(t)的导数,用数学表达式表示为:dp/dt = F。
根据牛顿第二定律,力等于物体质量乘以加速度(F = ma),代入动量定理的公式可以得到:dp/dt = ma。
根据运动学的关系式,加速度等于速度的变化率对时间的导数(a = dv/dt),将这个关系代入上式得到:dp/dt = m(dv/dt)。
对式子进行一次积分,可以得到动量与速度的关系:∫dp =∫m(dv),即p = mv。
这个关系说明了一个物体的动量等于物体的质量乘以速度。
因此,动量定理也可以表述为:物体的动量变化率等于作用在物体上的力。
动量定理适用于各种力的作用情况,包括恒力、变力、多力合成等。
对于一个质点受到多个力作用的情况,根据牛顿第二定律,可以将所有力的代数和等于质点的质量乘以加速度,然后将这个加速度代入动量定理的公式中,从而得到物体的动量变化率。
动量定理的一个重要应用是碰撞问题。
在碰撞过程中,物体的动量会发生变化。
当两个物体碰撞时,它们之间会存在一个作用力,这个作用力会导致物体的动量发生变化。
根据动量定理,物体在碰撞过程中的动量变化率等于作用在物体上的合外力。
通过研究碰撞过程中的动量变化,可以了解碰撞的力学性质。
动量定理还有其他一些重要的推论和应用。
例如,如果一个物体在外力作用下保持动量不变的情况下,它的速度会发生变化。
这就是施密特定理,它表明在没有外力作用的情况下,物体的动量保持不变,这个定理也是动量守恒定律的一种表述。
动量定理在力学中有着广泛的应用。
高考物理2025年动量定理知识点与难点解析在高考物理中,动量定理一直是一个重要且具有一定难度的知识点。
对于备战 2025 年高考的同学们来说,深入理解和掌握动量定理及其相关难点,对于提高物理成绩至关重要。
一、动量定理的基本概念动量定理描述了物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化量。
动量(p)的定义是物体的质量(m)与速度(v)的乘积,即 p = mv。
而冲量(I)则是力(F)在时间(t)上的积累,用公式表示为I =Ft。
简单来说,当一个物体受到外力作用时,经过一段时间,其动量会发生改变,改变的量就等于外力在这段时间内的冲量。
二、动量定理的表达式动量定理的表达式为:Ft =Δp,其中 F 是合外力,t 是作用时间,Δp 是动量的变化量。
这个表达式的含义是:合外力在一段时间内的作用效果,等于这段时间内物体动量的变化。
例如,一个质量为 2kg 的物体,原来速度为 3m/s,受到一个恒力作用 2s 后,速度变为 5m/s。
则物体所受合外力的冲量为:F × 2 = 2 × 5 2 × 3F = 2N三、动量定理的适用条件动量定理适用于任何情况,无论是恒力还是变力,也不管物体的运动轨迹是直线还是曲线。
对于恒力作用的情况,我们可以直接使用上述表达式进行计算。
但对于变力作用的情况,需要通过积分的方法来计算冲量。
四、动量定理与牛顿第二定律的关系牛顿第二定律 F = ma 可以通过运动学公式 a =(v u) / t 进行变形,得到 F = m(v u) / t ,进一步整理可得 Ft = mv mu ,这正是动量定理的表达式。
可以说,动量定理是牛顿第二定律在时间上的积累效果的体现。
五、动量定理的难点解析1、变力作用下的冲量计算在很多实际问题中,物体所受的力是随时间变化的,这时候计算冲量就比较复杂。
例如,一个小球与地面碰撞时,地面对小球的支持力是随时间变化的。
对于这种情况,我们通常需要利用图像(如 F t 图像)来计算冲量,图像与时间轴所围的面积就等于冲量。
动量定理的计算公式动量定理在物理学中可是个相当重要的知识点哦!咱们先来说说啥是动量定理。
动量定理表示,合外力的冲量等于物体动量的增量。
用公式表达就是:$I = \Delta p$ ,其中 $I$ 表示合外力的冲量,$\Delta p$ 表示动量的增量。
那冲量 $I$ 又咋算呢?冲量等于力 $F$ 乘以作用时间 $t$ ,也就是$I = F \times t$ 。
咱们就拿一个常见的例子来说吧,好比说打羽毛球。
有一次我在公园里,看到两个小朋友在打羽毛球。
其中一个小朋友用力一挥拍,把球打了出去。
这一挥拍的过程中,小朋友施加在球拍上的力以及球拍与球接触的时间,就决定了给球的冲量。
球原本速度不快,被击打之后,速度大幅增加,这就是动量发生了改变。
假如说这个小朋友击球的力是 10 牛,球拍和球接触的时间是 0.1 秒,那冲量就是 10 牛乘以 0.1 秒,等于 1 牛·秒。
而球原本静止,质量假设是 5 克,也就是 0.005 千克。
经过击打后,球获得了一定的速度,从而有了动量。
再想想,如果想要让球飞得更快、更远,那要么增加击球的力量,要么延长击球的时间。
回到动量定理的公式,通过这个简单的例子就能很清楚地理解。
动量的增量等于合外力的冲量,这在很多实际情况中都能得到体现。
比如说汽车的碰撞。
一辆快速行驶的汽车突然撞到障碍物,撞击的瞬间,汽车受到很大的阻力,这个阻力和碰撞的时间决定了冲量。
而汽车原本的动量很大,碰撞后动量迅速减小,甚至变为零。
又比如说火箭发射。
火箭燃料燃烧产生巨大的推力,持续的推力作用在火箭上很长时间,从而给火箭一个巨大的冲量,让火箭获得极大的动量,能够飞向外太空。
在日常的体育运动中,像篮球、足球、乒乓球等等,运动员们的每一个动作,其实都蕴含着动量定理。
比如篮球运动员投篮时,手臂的力量和作用时间,决定了球出手时的速度和动量。
学习动量定理,不仅能帮助我们理解这些有趣的现象,还能在解决实际问题时派上用场。
动量定理公式总结
动量定理是力学的重要理论,是分析物体移动过程中运动变化情
况的有用工具。
动量定理由物理学家门捷列夫于1780年提出,用来描
述物体或流体粒子在不受外力作用时,线性运动(即匀速运动)和角动
量的变化情况。
它可以用公式(Δp=FΔt)表示,其中F代表作用力,Δp代表物体的变化线性动量,Δt代表时间的变化。
动量定理的形式很简单,但它可以用来描述物体移动过程中动量
变化的非常强大的观点。
它可以用来解释系统不受外力影响下物体运
动变化情况,以及移动过程中动量的守恒关系。
研究人员把它应用到
很多领域,例如力学、流体力学、物理化学等。
在其中,空气动力学
研究中尤其使用这一理论,广泛用它来研究飞机的动力特性,设计提
高它们的机动性能,以及安全操作与稳定性。
动量定理的公式不仅可以用来解释物体移动过程中运动变化情况,还可以用来设计提高系统机动性能的技术方法。
例如,在轨迹规划中,可以运用动量定理证明一定时间内最优线性动量的选择,从而设计出
更加高效、高速的运动状态。
另外,也可以应用动量定理来预测系统
的动力特性,设计出更高精度的控制策略,提高系统的操作效率。
总之,动量定理提供了一种精确预测物体移动状态的有用方法,
也为后续的技术创新提供了强有力的理论支持。
通过研究动量定理,
可以从不同维度深入理解物体运动变化情况,更好地掌握它们。
动量定理的所有公式动量定理是高中物理中一个非常重要的知识点,它在解决很多物理问题时都有着关键的作用。
那咱们就来好好捋一捋动量定理的那些公式。
咱们先来说说动量定理最基本的表达式:$F\Delta t = \Delta p$ 。
这里的 $F$ 表示合力,$\Delta t$ 是作用时间,$\Delta p$ 是动量的变化量。
这个公式就像是一把神奇的钥匙,能帮咱们打开很多物理难题的大门。
比如说,想象一下这样一个场景,在一个足球场上,一个足球运动员用力踢球。
球在与运动员的脚接触的那一瞬间,运动员施加了一个力 $F$ ,这个力作用的时间 $\Delta t$ 虽然很短,但却能让球获得一个巨大的动量变化 $\Delta p$ ,从而快速飞出去。
这就是动量定理在实际中的一个简单体现。
咱们再深入一点,假如这个力不是恒定的,而是随时间变化的,那怎么办呢?这时候就会用到积分形式的动量定理:$\int_{t_{1}}^{t_{2}} F(t)dt = p_{2} - p_{1}$ 。
这个公式看起来有点复杂,但其实就是把力在时间上的积累考虑进去了。
给您举个例子,就像一辆汽车在加速的过程中,发动机提供的牵引力是不断变化的。
通过这个积分形式的动量定理,咱们就能准确地计算出汽车在一段时间内动量的变化。
还有一个和动量定理相关的重要公式,那就是平均冲力的表达式:$F_{平均} = \frac{\Delta p}{\Delta t}$ 。
假设您在一个建筑工地,有一个大锤子在敲打一根钢钉。
每次敲打,锤子对钢钉施加的力都不一样,但在整个敲打过程中,咱们可以通过钢钉动量的变化和作用时间,求出锤子对钢钉的平均冲力。
这个平均冲力的概念在很多实际情况中都特别有用。
说到这儿,您可能会想,那动量定理在日常生活中有啥用呢?比如说,在交通事故中,车辆碰撞时的冲击力就可以用动量定理来分析。
当两辆汽车以不同的速度和质量相撞时,通过计算它们碰撞前后的动量变化以及碰撞时间,就能大概了解碰撞时产生的冲击力有多大。
动量公式总结动量这玩意儿,在咱们物理世界里可有着相当重要的地位。
那咱们就好好来总结一下有关动量的公式。
先来说说啥是动量。
简单来讲,动量就是物体的质量乘以它的速度。
用公式表示就是 p = mv ,这里的 p 就是动量,m 是质量,v 是速度。
这就好比一辆大卡车和一辆小汽车,以相同速度行驶,大卡车质量大,它的动量就大,要是撞起来,造成的破坏也就更厉害。
咱们再深入一点,说说动量定理。
这动量定理就像是个“因果律”,它说的是合外力的冲量等于动量的变化量。
公式就是I = Δp ,其中 I是冲量,等于合外力 F 乘以作用时间 t ,也就是 I = Ft 。
我记得有一次在课堂上,为了让同学们更直观地理解动量定理,我做了一个小实验。
我拿了两个差不多大小的皮球,一个充满气,一个气不太足。
我把它们从相同高度自由落下,砸在地上。
同学们发现,充满气的皮球反弹得更高。
这是为啥呢?其实就是因为充满气的皮球受到地面的作用力更大,作用时间相对短,冲量就大,动量变化也就更剧烈。
再讲讲动量守恒定律。
如果一个系统不受外力或者所受外力的矢量和为零,那这个系统的总动量就保持不变。
这在很多实际情况中都超级有用。
比如说,在打台球的时候,当球与球相互碰撞,如果没有摩擦力和其他外力干扰,它们的总动量就是守恒的。
一个球撞向另一个静止的球,撞完之后,两个球的动量变化总和为零。
在解决物理问题的时候,熟练运用这些动量公式那可太重要了。
比如说,有一道题是这样的:一个质量为 3kg 的物体,以 5m/s 的速度向右运动,受到一个向左的力,作用 2s 后,速度变为 1m/s 向左,求这个力的大小。
这时候咱们就可以先用动量定理。
初动量 p1 = 3×5 = 15 kg·m/s ,末动量 p2 = 3×(-1) = -3 kg·m/s ,动量变化量Δp = p2 - p1 = -3 - 15 = -18 kg·m/s ,冲量 I = Ft = -18 ,作用时间 t = 2s ,所以力 F = -9 N ,负号表示力的方向向左。
动量定理全部公式动量定理是物理学中一个非常重要的概念,它在解决许多力学问题时有着广泛的应用。
动量定理的公式表述为:合外力的冲量等于物体动量的增量。
用公式表达就是:$I = \Delta p$ ,其中$I$表示合外力的冲量,$\Delta p$表示动量的增量。
冲量$I$的计算公式为:$I = F \times \Delta t$,这里$F$是合外力,$\Delta t$是作用时间。
咱们先来说说冲量。
比如说,你用力推一个小车,推的力是一定的,推的时间越长,冲量就越大。
就好像你一直给小车加油,让它跑得更快更远。
动量呢,$p = mv$,$m$是物体的质量,$v$是物体的速度。
质量越大,速度越大,动量也就越大。
想象一下,一辆大卡车和一辆小汽车,都以相同的速度行驶,大卡车因为质量大,所以动量就大,要让它停下来就更难。
那动量定理有啥用呢?我给你讲个事儿。
有一次我在公园里,看到几个小朋友在玩滑梯。
其中一个小朋友从滑梯上滑下来,速度挺快的。
这时候另一个小朋友想拦住他,结果被撞得一屁股坐在地上。
其实这就可以用动量定理来解释。
从滑梯上滑下来的小朋友有一定的动量,要拦住他就得给他一个很大的反向冲量,可另一个小朋友根本没那么大的力气在短时间内给这么大的冲量,所以就被撞倒了。
在实际生活中,动量定理的应用可多了。
比如汽车的安全气囊,当汽车发生碰撞时,碰撞时间很短,冲力很大。
但有了安全气囊,就能延长碰撞时间,减小冲力,从而保护乘客的安全。
再比如,打篮球的时候,接球的时候往往要顺势向后退,这也是为了延长接球的时间,减小球对手的冲力,保护手不受伤。
在物理题目中,动量定理也是解题的好帮手。
比如一个物体受到多个力的作用,要求某个力的作用时间或者作用效果,用动量定理就能轻松解决。
总之,动量定理的这些公式虽然看起来简单,但是作用可大了。
只要我们善于观察和思考,就能发现它在生活中的处处身影。
无论是小小的玩具车碰撞,还是大大的交通工具事故,都离不开动量定理的作用。
动量定理定义动量定理是经典力学中的一条基本定律,描述了物体在力的作用下发生运动时的动量变化规律。
它是牛顿第二定律的一种推广,通过描述物体的质量和速度之间的关系,揭示了物体运动过程中动量的守恒性质。
动量定理的表述可以简单地理解为:物体所受的合外力等于物体动量的变化率。
动量的变化率是指单位时间内动量的增加或减少情况。
根据动量的定义,动量等于物体的质量乘以速度。
因此,动量定理可以表示为:物体所受合外力等于质量乘以速度的变化率。
动量定理的数学表达形式为:F = Δp / Δt,其中F表示物体所受的合外力,Δp表示动量的变化量,Δt表示时间的变化量。
根据这个定理,当物体所受的合外力为零时,物体的动量将保持不变,即动量守恒。
这也是动量定理的一个重要推论。
动量定理在力学中有着广泛的应用。
首先,它可以用来解释物体在受力作用下的运动规律。
根据动量定理,物体所受的合外力越大,物体动量的变化率就越大,物体的运动状态就越明显。
例如,当一个物体受到一个较大的外力作用时,它的速度将发生较大的变化,从而导致其运动轨迹的改变。
动量定理还可以用来分析碰撞过程中的动量变化。
在碰撞过程中,物体之间会相互作用,产生力的交换,导致动量的改变。
根据动量定理,可以计算出碰撞前后物体的动量变化量,进而推导出碰撞的性质和结果。
例如,通过应用动量定理,可以分析两个物体碰撞后的速度和方向变化,从而判断碰撞是否弹性或非弹性。
动量定理还可以用来解释一些常见的物理现象,如火箭推进原理、流体动力学中的流速和压强关系等。
这些应用都是基于动量定理与力的关系,通过分析物体所受的合外力和动量变化,揭示了物体运动和相互作用的行为规律。
动量定理是力学中的重要定律,通过描述物体动量与外力之间的关系,揭示了物体在受力作用下的运动规律。
它在物理学的研究和应用中起着重要的作用,为解释和预测物体的运动提供了基础。
通过深入理解和应用动量定理,我们可以更好地理解和探索自然界中各种运动现象的规律。
动量定理的理解及应用动量定理是经典物理学中一个非常重要的定理,它描述了一个物体所受的力是由于外界施加在物体上的冲量所引起的物体动量的变化率。
这个定理给出了力和物体动量之间的关系,是牛顿力学的基础之一。
动量定理可以用一个简单的公式来表示:F = Δp/Δt其中,F代表物体所受的力,Δp代表物体动量的变化量,Δt代表时间的变化量。
这个公式表明,物体所受的力与物体运动状态的变化有关,力越大,物体的动量改变越大。
我们可以从两个方面来理解和应用动量定理。
首先,动量定理可以帮助我们解释运动中的力学现象。
根据动量定理,如果一个物体受到一个力的作用,它的动量会发生变化。
如果物体的质量不变,那么它的速度将发生变化。
当物体在运动过程中受到力的作用时,根据动量定理,我们可以计算物体运动的加速度以及物体速度变化的大小和方向。
这就为我们解释和分析物体在运动中的加速度和速度变化提供了有力的工具。
其次,动量定理还可以帮助我们解决一些实际问题。
例如,在碰撞问题中,我们可以利用动量定理来计算碰撞中物体的速度变化和碰撞冲量的大小。
在实际生活和工程中,很多问题都需要我们研究碰撞过程中物体的动量变化情况,例如汽车的防撞设计、体育运动中的碰撞分析等。
动量定理可以提供一种简单而有效的方法来解决这些问题。
此外,动量定理还可以应用于流体力学中。
流体的运动也可以通过动量定理来描述。
当流体受到外力作用时,根据动量定理可以计算流体运动的速度变化和流体压力分布的变化。
这对于研究流体运动的特性和设计流体力学系统非常重要。
总之,动量定理是一个非常重要的物理定理,它描述了力与物体动量之间的关系。
通过应用动量定理,我们可以解释和分析物体运动中的力学现象,解决实际问题,同时也可以应用于流体力学中。
掌握动量定理的理论和应用,对于深入理解物体运动和力学现象具有重要的意义。
直线运动中的动量定理是什么在物理学的广袤天地中,直线运动中的动量定理是一个极为重要的概念。
它宛如一把神奇的钥匙,能够帮助我们解开许多与物体运动相关的谜团。
首先,咱们得搞清楚什么是动量。
动量,简单来说,就是物体的质量与它速度的乘积。
用公式表示就是:动量(p)=质量(m)×速度(v)。
这意味着,一个物体的动量不仅取决于它的质量,还和它的速度息息相关。
质量大、速度快的物体,动量就大;质量小、速度慢的物体,动量就小。
那动量定理又是什么呢?动量定理指出,在一个直线运动过程中,物体所受到的合外力的冲量等于这个物体动量的变化量。
冲量又是个啥?冲量(I)等于合外力(F)与作用时间(t)的乘积,即 I = F × t 。
举个例子来说,如果有一个质量为 2 千克的小球,以 5 米每秒的速度在光滑水平面上直线运动,突然受到一个恒定的水平外力作用,经过 2 秒后,小球的速度变为 7 米每秒。
那么在这 2 秒内,合外力的冲量是多少呢?首先计算小球初动量 p₁= 2 × 5 = 10 千克·米每秒,末动量 p₂=2 × 7 = 14 千克·米每秒。
动量的变化量Δp = p₂ p₁= 14 10 = 4 千克·米每秒。
因为合外力的冲量等于动量的变化量,所以合外力的冲量也是 4 千克·米每秒。
再假设一辆汽车以一定的速度行驶,突然司机猛踩刹车,在刹车过程中,地面对汽车的摩擦力就是合外力。
这个合外力在刹车时间内的冲量,就导致了汽车动量的减小,最终使汽车停下来。
动量定理在日常生活和工程技术中有着广泛的应用。
比如在体育运动中,篮球运动员在接球时,会顺势向后退缩,这样可以延长接球的时间,从而减小球对手的冲击力。
因为根据动量定理,冲量一定时,作用时间越长,作用力就越小。
在汽车的安全设计中,也充分运用了动量定理。
安全气囊的存在,就是为了在碰撞发生时,增加人体受到撞击力的作用时间,从而减小作用力,保护乘客的生命安全。
第二讲动量动量守恒定律知识框架考试说明:建议复习时重点突破以下重点或难点:1.辨析概念和规律:在复习时要注意对动量和动量守恒的理解,注意动量的矢量性及动量守恒的条件.尤其要辨析“动量和动能”“机械能守恒的条件和动量守恒条件”的区别.2.理解五种常见力学模型:“人船”模型、“速度交换”模型、“完全非弹性碰撞”模型、“弹性碰撞”模型、“子弹打木块”模型.3.注意与其他知识综合:依据课标高考的要求,动量和动量守恒定律容易与力学、原子物理知识综合及与生产、生活、科技内容相结合命题,所以在复习时要培养建立物理模型的能力,将物理问题分析、推理转化为数学问题,运用数学知识解决物理问题.一、动量1.定义:物体的______与______的乘积.2.表达式:p=______.3.动量的三性:(1)矢量性:方向与________的方向相同.(2)瞬时性:动量是描述物体运动状态的物理量,是针对某一________而言的.(3)相对性:大小与参考系的选取有关,通常情况是指相对________的动量.二、动量守恒定律1.定律内容:一个系统_________或者__________之和为零时,这个系统的总动量保持不变.2.公式表达:m1v1+m2v2=__________.三、碰撞1.特点:作用时间极短,内力(相互碰撞力)远______外力,总动量守恒.2.分类:(1)弹性碰撞:既满足__________,又满足____________.碰撞中没有机械能损失.(2)非弹性碰撞:碰撞后总机械能______碰撞前总机械能,满足__________.碰撞中有机械能损失.(3)完全非弹性碰撞:只满足__________,不满足机械能守恒.两物体碰后速度相等并粘在一起运动,系统机械能损失______.四、反冲运动1.反冲现象:在系统内力作用下,系统内一部分物体向某方向发生动量变化,而其余部分物体向相反的方向发生动量变化的现象.2.应用:如火箭、喷气式飞机等就是利用了反冲运动的原理.3.特点:在反冲运动中,系统的______是守恒的.探究点一对动量守恒条件的理解1.动量、动能的比较提示:(1)物体动能改变,动量一定改变,但动量改变,动能却不一定改变,如匀速圆周运动中物体的速度大小不变,动能不变,但速度方向变化,故动量一定变化.(2)动量是状态量,在谈及动量时,必须明确是物体在哪个时刻或哪个状态所具有的动量.2.动量守恒的条件(1)系统不受外力或所受外力的合力为零,则系统动量守恒.(2)系统受到的合外力不为零,但当内力远大于外力时,系统的动量可看成近似守恒,如碰撞、爆炸、反冲类问题中,内力远大于外力,外力忽略不计,可认为系统的动量守恒.(3)当某个方向上受合外力为零,在该方向上动量守恒.3.动量守恒定律与机械能守恒定律的比较A B原来静止在平板小车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当弹簧突然释放后,则以下说法不正确的是()图50-1A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成系统的动量守恒B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成系统的动量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成系统的动量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成系统的动量守恒变式:如图50-2所示,小车放在光滑的水平面上,将系绳小球拉开到一定角度,然后同时放开小球和小车,那么在以后的过程中()图50-2A.小球向左摆动时,小车也向左运动,且系统动量守恒B.小球向左摆动时,小车向右运动,且系统动量守恒C.小球向左摆到最高点,小球的速度为零而小车的速度不为零D.在任意时刻,小球和小车在水平方向的动量一定大小相等、方向相反变式2、抛出的手雷在最高点时水平速度为10 m/s,这时突然炸成两块,其中大块质量为300 g仍按原方向飞行,其速度为50 m/s,另一小块质量为200 g,求它的速度的大小和方向.探究点二动量守恒定律的一般应用1.动量守恒定律的“四性”(1)矢量性:动量守恒定律表达式是矢量方程,在解题时应规定正方向.(2)同一性:定律表达式中的速度应相对同一参考系,一般以地面为参考系.(3)瞬时性:定律中的初态动量是相互作用前同一时刻的瞬时值,末态动量对应相互作用后同一时刻的瞬时值(4)普适性:它不仅适用于两个物体所组成的系统,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,也适用于微观粒子组成的系统.2.应用动量守恒定律解决问题的基本思路和方法(1)分析题意,明确研究对象.在分析相互作用的物体总动量是否守恒时,通常把这些被研究的物体统称为系统.对于比较复杂的物理过程,要采用程序法对全过程进行分段分析,要明确在哪些阶段中,哪些物体发生相互作用,从而确定所研究的系统是由哪些物体组成的.(2)对各阶段所选系统内的物体进行受力分析,弄清哪些是系统内部物体之间相互作用的内力,哪些是作用于系统的外力.在受力分析的基础上根据动量守恒定律的条件,判断能否应用动量守恒定律.(3)明确所研究的相互作用过程,确定过程的始末状态,即系统内各个物体的初动量和末动量的值或表达式.(注意:在研究地面上物体间相互作用的过程时,各物体运动的速度均应取地球为参考系.)(4)确定正方向,建立动量守恒方程求解.例2[2009·山东卷] 如图50-3所示,光滑水平直轨道上有三个滑块A、B、C,质量分别为m A=m C=2m,m B=m,A、B用细绳连接,中间有一压缩的轻弹簧(弹簧与滑块不拴接).开始时A、B 以共同速度v0运动,C静止.某时刻细绳突然断开,A、B被弹开,然后B又与C发生碰撞并粘在一起,最终三滑块速度恰好相同.求B与C碰撞前B的速度.图50-3变式:两磁铁各放在一辆小车上,如图50-4所示,小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动.已知甲车和磁铁的总质量为0.5 kg,乙车和磁铁的总质量为2.0 kg,两磁铁的N极相对.推动一下,使两车相向运动.某时刻甲的速率为2 m/s,乙的速率为3 m/s,两车运动过程中始终未相碰.求:(1)两车最近时,乙的速度为多大?(2)甲车开始反向时,乙的速度为多大?图50-4探究点三碰撞中的动量与动能1、碰撞的种类及特点分类标准种类特点提示:由于物体碰撞中作用时间极短、内力远大于外力、碰撞过程中位移变化可忽略不计,所以在碰撞过程中动量守恒.2.弹性碰撞的规律两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和动能守恒.以质量为m 1、速度为v 1的小球与质量为m 2的静止小球发生正面弹性碰撞为例,则有m 1v 1=m 1v 1′+m 2v 2′12m 1v 21=12m 1v 1′2+12m 2v ′22 解得v 1′=m 1-m 2v 1m 1+m 2 v 2′=2m 1v 1m 1+m 2结论:(1)当两球质量相等时,两球碰撞后交换了速度.(2)当质量大的球碰质量小的球时,碰撞后两球都向前运动.(3)当质量小的球碰质量大的球时,碰撞后质量小的球被反弹回来.3.解析碰撞问题的一般方法解析碰撞类问题时,一般从以下三个方面分析:(1)动量守恒.(2)碰撞中机械能不增加.(3)碰撞中物体的速度变化情况.若物体所受撞击力方向跟物体的初速度方向相同,则碰撞后,物体的速度增大,若撞击力与物体的初速度方向相反,则碰撞后,物体的速度减小乃至反向.4.常见的力学模型及结论例3[2010·全国卷Ⅱ] 小球A和B的质量分别为m A和m B,且m A>m B.在某高度处将A和B先后从静止释放.小球A与水平地面碰撞后向上弹回.在释放处下方与释放处距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正碰.设所有碰撞都是弹性的,碰撞时间极短.求小球A、B碰撞后B上升的最大高度.变式1:[2010·宜宾模拟] 质量相等的甲、乙两球在光滑水平面上沿同一直线运动.甲以7 kg·m/s的动量追上前方以5 kg·m/s的动量同向运动的乙球发生正碰,则碰后甲、乙两球动量不可能的是()A.6.5 kg·m/s,5.5 kg·m/sB.6 kg·m/s,6 kg·m/sC.5.5 kg·m/s, 6.5 kg·m/sD.4 kg·m/s,8 kg·m/s变式2如图50-5所示,质量为3 m、长度为L的木块静止放置在光滑的水平面上.质量为m的子弹(可视为质点)以初速度v0水平向右射入木块,穿出木块时速度变为25v0.试求:(1)子弹穿出木块后,木块的速度大小;(2)子弹穿透木块的过程中,所受到平均阻力的大小.图50-5变式3、[2010·广雅中学] 如图50-6所示,光滑曲面轨道的水平出口跟停在光滑水平面上的平板小车上表面相平,质量为m的小滑块从光滑轨道上某处由静止开始滑下并滑上小车,使得小车在光滑水平面上滑动.已知小滑块从高为H的位置由静止开始滑下,最终停到小车上.若小车的质量为M.g表示重力加速度,求:(1)滑块到达轨道底端时的速度大小v0;(2)滑块滑上小车后,小车达到的最大速度v;(3)该过程系统产生的内能Q;(4)若滑块和车之间的动摩擦因数为μ,则车的长度至少为多少?图50-6答案:例1A[解析] 如果A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,弹簧释放后,A、B分别相对小车向左、向右滑动,它们所受的滑动摩擦力FA向右,FB向左,由于mA∶mB=3∶2,所以FA∶FB=3∶2,则A、B组成系统所受的外力之和不为零,故其动量不守恒,A选项错;对A、B、C组成的系统,A与C、B与C间的摩擦力为内力,该系统所受的外力为竖直方向的重力和支持力,它们的合力为零,故该系统的动量守恒,B、D选项均正确;若A、B 所受摩擦力大小相等,则A、B组成系统的外力之和为零,故其动量守恒,C选项正确.故选A.[点评] (1)判断系统的动量是否守恒时,要注意动量守恒的条件是系统不受外力或所受的合外力为零.因此,本题的难点是要分清系统中的物体所受的力哪些是内力,哪些是外力. (2)在同一物理过程中,系统的动量是否守恒,与系统的选取密切相关,如本题中第一种情况A、B组成的系统的动量不守恒,而A、B、C组成的系统的动量却是守恒的,因此,在利用动量守恒定律解决问题时,一定要明确在哪一过程中哪些物体组成系统的动量是守恒的,即要明确研究对象的过程.变式题1D[解析] 小球和小车所组成的系统在水平方向所受外力为零,动量守恒,故选项D正确;而系统总动量并不守恒,故选项B不正确.变式题250 m/s,与初速度方向相反[解析] 手雷在空中爆炸时所受合外力应是它受到的重力G=( m1+m2 )g,可见系统的动量并不守恒.但在爆炸瞬间,内力远大于外力时,外力可以不计,系统的动量近似守恒.设手雷原飞行方向为正方向,则整体初速度v0=10 m/s;m1=0.3 kg的大块速度为v1=50 m/s,m2=0.2 kg的小块速度为v2,方向不清,暂设为正方向.由动量守恒定律:(m1+m2)v0=m1v1+m2v2v2=(m1+m2)v0-m1v1m2=(0.3+0.2)×10-0.3×500.2m/s=-50 m/s此结果表明,质量为200 g的部分以50 m/s的速度向反方向运动,其中负号表示与所设正方向相反.例29 5v0[解析] 设三滑块的共同速度为v,滑块A与B分开后,B的速度为v B,由动量守恒定律(m A+m B)v0=m A v+m B v B①m B v B=(m B+m C)v②联立①②式,得B与C碰撞前B的速度v B=95v0.[点评] 解决本题的关键是确定研究的系统,细绳突然断开,A、B被弹开,此时可把发生相互作用的滑块A、B看成系统,然后B又与C发生碰撞并粘在一起,可再把发生相互作用的滑块B、C看成系统.在应用动量守恒定律解题时,要采用程序法对全过程进行分段分析,要明确在哪些阶段中,哪些物体发生相互作用,从而确定所研究的系统是由哪些物体组成的.在应用动量守恒定律解题时,除要注意系统的选取外,还要注意分析系统中物体的临界状态,请分析下面的变式题.变式题(1)2 m/s(2)2.5 m/s[解析] (1)两车相距最近时,两车的速度相同,设该速度为v,取乙车的速度方向为正方向.由动量守恒定律得m乙v乙-m甲v甲=(m甲+m乙)v代入数据得:v=2 m/s所以两车最近时,乙车的速度为v=2 m/s.(2)甲车开始反向时,其速度为0,设此时乙车的速度为v ′乙,由动量守恒定律得m 乙v 乙-m 甲v 甲=m 乙v 乙′得v ′乙=2.5 m/s.例3 ⎝ ⎛⎭⎪⎫3m A -m B m A+m B 2H[解析] 根据题意,由运动学规律可知,小球A 与B 碰撞前的速度大小相等,设均为v 0.由机械能守恒有m A gH =12m A v 20① 设小球A 与B 碰撞后的速度分别为v 1和v 2,以竖直向上方向为正,由动量守恒有m A v 0+m B (-v 0)=m A v 1+m B v 2②由于两球碰撞过程中能量守恒,则12m A v 20+12m B v 20=12m A v 21+12m B v 22③ 联立②③式得v 2=3m A -m B m A +m Bv 0④ 设小球B 能上升的最大高度为h ,由运动学公式有h =v 222g⑤ 由①④⑤式得h =⎝ ⎛⎭⎪⎫3m A -m B m A +m B 2H. [点评] 两球碰撞是弹性的且碰撞时间极短,意味着系统动量守恒、机械能守恒,在同一高度相碰隐含着碰前速度大小相等,以上两点是解决本题的关键.利用动量和能量的观点处理问题是解决力学问题常用的方法,试利用以上理念分析下面的变式题.变式题1 D [解析] 碰撞过程满足:①动量守恒;②动能不增加且E K =p 22m;③甲球的速度小于或等于乙球的速度.由此可推断:碰后甲、乙两球动量不可能的是D.变式题2 (1)15v 0 (2)9mv 2025 L[解析] (1)设子弹穿出木块后,木块的速度大小为v.设向右方向为正方向,由动量守恒定律可得:mv 0=3mv +25mv 0① 解得:v =15v 0② (2)设子弹穿透木块的过程中,所受到平均阻力的大小为f.由能量守恒定律可得:fL =12mv 20-32mv 2-12m(25v 0)2③ 联立②③式可得:f =9mv 2025L变式题3 (1)2gH (2)m m +M ·2gH(3)Mm M +m ·gH (4)M μ(M +m )·H[解析] (1)滑块由高处运动到轨道底端,机械能守恒.mgH =12mv 20,解得v 0=2gH(2)滑块滑上平板车后,系统水平方向不受外力,动量守恒.小车最大速度为与滑块共同的速度.mv 0=(m +M)v解得v =m·v 0M +m =m M +m ·2gH (3)由能的转化与守恒定律可知,系统产生的内能等于系统损失的机械能,即:Q =mgH -12(M +m)v 2=M·m M +m·gH (4)设小车的长度至少为L ,则 mgμL =Q即L =1mgμ·M·m (M +m )·gH =M μ·(M +m )·H.。