高中物理選修3-5動(dòng)量守恒定律知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
動(dòng)量守恒定律是物理課本選修3-5的內(nèi)容，高中學(xué)生需要掌握重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，下面學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)?lái)高中物理動(dòng)量守恒定律知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)你有幫助。
高中物理動(dòng)量守恒定律知識(shí)點(diǎn)
1. 動(dòng)量守恒定律：研究的對(duì)象是兩個(gè)或兩個(gè)以上物體組成的系統(tǒng)，而滿足動(dòng)量守恒的物理過(guò)程常常是物體間相互作用的短暫時(shí)間內(nèi)發(fā)生的。
2. 動(dòng)量守恒定律的條件：
(1)理想守恒：系統(tǒng)不受外力或所受外力合力為零(不管物體間是否相互作用)，此時(shí)合外力沖量為零，故系統(tǒng)動(dòng)量守恒。當(dāng)系統(tǒng)存在相互作用的內(nèi)力時(shí)，由牛頓第三定律得知，相互作用的內(nèi)力產(chǎn)生的沖量，大小相等，方向相反，使得系統(tǒng)內(nèi)相互作用的物體動(dòng)量改變量大小相等，方向相反，系統(tǒng)總動(dòng)量保持不變。即內(nèi)力只能改變系統(tǒng)內(nèi)各物體的動(dòng)量，而不能改變整個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量。
(2)近似守恒：當(dāng)外力為有限量，且作用時(shí)間極短，外力的沖量近似為零，或者說(shuō)外力的沖量比內(nèi)力沖量小得多，可以近似認(rèn)為動(dòng)量守恒。
(3)單方向守恒：如果系統(tǒng)所受外力的矢量和不為零，而外力在某方向上分力的和為零，則系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒。
3. 動(dòng)量守恒定律應(yīng)用中需注意：
(1)矢量性：表達(dá)式m1v1+m2v2=中守恒式兩邊不僅大小相等，且方向相同，等式兩邊的總動(dòng)量是系統(tǒng)內(nèi)所有物體動(dòng)量的矢量和。在一維情況下，先規(guī)定正方向，再確定各已知量的正負(fù)，代入公式求解。
(2)系統(tǒng)性：即動(dòng)量守恒是某系統(tǒng)內(nèi)各物體的總動(dòng)量保持不變。
(3)同時(shí)性：等式兩邊分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)_狀態(tài)，每一狀態(tài)下各物體的動(dòng)量是同時(shí)的。
(4)相對(duì)性：表達(dá)式中的動(dòng)量必須相對(duì)同一參照物(通常取地球?yàn)閰⒄瘴?.
4. 碰撞過(guò)程是指物體間發(fā)生相互作用的時(shí)間很短，相互作用過(guò)程中的相互作用力很大，所以通?？烧J(rèn)為發(fā)生碰撞的物體系統(tǒng)動(dòng)量守恒。按碰撞前后物體的動(dòng)量是否在一條直線上，有正碰和斜碰之分，中學(xué)物理只研究正碰的情況;碰撞問(wèn)題按性質(zhì)分為三類。
(1)彈性碰撞——碰撞結(jié)束后，形變?nèi)肯В鲎睬昂笙到y(tǒng)的總動(dòng)量相等，總動(dòng)能不變。例如：鋼球、玻璃球、微觀粒子間的碰撞。
(2)一般碰撞——碰撞結(jié)束后，形變部分消失，碰撞前后系統(tǒng)的總動(dòng)量相等，動(dòng)能有部分損失.例如：木制品、橡皮泥球的碰撞。
(3)完全非彈性碰撞——碰撞結(jié)束后，形變完全保留，通常表現(xiàn)為碰后兩物體合二為一，以同一速度運(yùn)動(dòng)，碰撞前后系統(tǒng)的總動(dòng)量相等，動(dòng)能損失最多。上述三種情況均不含其它形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的情況。
高中物理動(dòng)量知識(shí)點(diǎn)
1、動(dòng)量：運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和速度的乘積叫做動(dòng)量.是矢量，方向與速度方向相同;動(dòng)量的合成與分解，按平行四邊形法則、三角形法則.是狀態(tài)量;通常說(shuō)物體的動(dòng)量是指運(yùn)動(dòng)物體某一時(shí)刻的動(dòng)量，計(jì)算物體此時(shí)的動(dòng)量應(yīng)取這一時(shí)刻的瞬時(shí)速度。是相對(duì)量;物體的動(dòng)量亦與參照物的選取有關(guān)，常情況下，指相對(duì)地面的動(dòng)量。單位是kg·m/s;
2、動(dòng)量和動(dòng)能的區(qū)別和聯(lián)系
動(dòng)量是矢量，而動(dòng)能是標(biāo)量。因此，物體的動(dòng)量變化時(shí)，其動(dòng)能不一定變化;而物體的動(dòng)能變化時(shí)，其動(dòng)量一定變化。
因動(dòng)量是矢量，故引起動(dòng)量變化的原因也是矢量，即物體受到外力的沖量;動(dòng)能是標(biāo)量，引起動(dòng)能變化的原因亦是標(biāo)量，即外力對(duì)物體做功。
動(dòng)量和動(dòng)能都與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，兩者從不同的角度描述了運(yùn)動(dòng)物體的特性，且二者大小間存在關(guān)系式：P2=2mEk
3、動(dòng)量的變化及其計(jì)算方法
動(dòng)量的變化是指物體末態(tài)的動(dòng)量減去初態(tài)的動(dòng)量，是矢量，對(duì)應(yīng)于某一過(guò)程(或某一段時(shí)間)，是一個(gè)非常重要的物理量，其計(jì)算方法：
(1)ΔP=Pt一P0，主要計(jì)算P0、Pt在一條直線上的情況。
(2)利用動(dòng)量定理 ΔP=F·t，通常用來(lái)解決P0、Pt;不在一條直線上或F為恒力的情況。
高中物理動(dòng)量守恒定律例題
例1. 如圖1所示的裝置中，木塊B與水平面間接觸是光滑的，子彈A沿水平方向射入木塊后留在木塊內(nèi)，將彈簧壓縮到最短，現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧合在一起做為研究對(duì)象(系統(tǒng))，則此系統(tǒng)在從子彈開(kāi)始射入木塊到彈簧壓縮至最短的整個(gè)過(guò)程中( )
A.動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒
B.動(dòng)量不守恒，機(jī)械能不守恒
C.動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒
D.動(dòng)量不守恒，機(jī)械能守恒
分析：合理選取研究對(duì)象和運(yùn)動(dòng)過(guò)程，利用機(jī)械能守恒和動(dòng)量守恒的條件分析。
如果只研究子彈A射入木塊B的短暫過(guò)程，并且只選A、B為研究對(duì)象，則由于時(shí)間極短，則只需考慮在A、B之間的相互作用，A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，但此過(guò)程中存在著動(dòng)能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，所以A、B系統(tǒng)機(jī)械能不守恒。本題研究的是從子彈開(kāi)始射入木塊到彈簧壓縮至最短的整個(gè)過(guò)程，而且將子彈、木塊和彈簧合在一起為研究對(duì)象，在這個(gè)過(guò)程中有豎直墻壁對(duì)系統(tǒng)的彈力作用，(此力對(duì)系統(tǒng)來(lái)講是外力)故動(dòng)量不守恒。
解答：由上面的分析可知，正確選項(xiàng)為B
例2. 質(zhì)量為m1=10g的小球在光滑的水平面上以v1=750px/s的速率向右運(yùn)動(dòng)，恰遇上質(zhì)量m2=50g的小球以v2=250px/s的速率向左運(yùn)動(dòng)，碰撞后，小球m2恰好停止，那么碰撞后小球m1的速度是多大?方向如何?
分析：由于兩小球在光滑水平面上，以兩小球組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，該系統(tǒng)沿水平方向不受外力，因此系統(tǒng)動(dòng)量守恒。
解答：碰撞過(guò)程兩小球組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒。
設(shè)v1的方向，即向右為正方向，則各速度的正負(fù)及大小為：
v1=750px/s，v2=-250px/s，=0
據(jù)：m1v1+m2v2=
代入數(shù)值得：=-500px/s
則小球m1的速度大小為500px/s，方向與v1方向相反，即向左。
說(shuō)明： 應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決問(wèn)題的基本思路和一般方法
(1)分析題意，明確研究對(duì)象
在分析相互作用的物體總動(dòng)量是否守恒時(shí)，通常把這些被研究的物體總稱為系統(tǒng).對(duì)于比較復(fù)雜的物理過(guò)程，要采用程序法對(duì)全過(guò)程進(jìn)行分段分析，要明確在哪些階段中，哪些物體發(fā)生相互作用，從而確定所研究的系統(tǒng)是由哪些物體組成的。
(2)要對(duì)各階段所選系統(tǒng)內(nèi)的物體進(jìn)行受力分析
弄清哪些是系統(tǒng)內(nèi)部物體之間相互作用的內(nèi)力，哪些是系統(tǒng)外物體對(duì)系統(tǒng)內(nèi)物體作用的外力。在受力分析的基礎(chǔ)上根據(jù)動(dòng)量守恒定律條件，判斷能否應(yīng)用動(dòng)量守恒。
(3)明確所研究的相互作用過(guò)程，確定過(guò)程的始、末狀態(tài)
即系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的初動(dòng)量和末動(dòng)量的量值或表達(dá)式。
注意：在研究地面上物體間相互作用的過(guò)程時(shí)，各物體運(yùn)動(dòng)的速度均應(yīng)取地球?yàn)閰⒖枷怠?/p>
(4)確定好正方向建立動(dòng)量守恒方程求解。
例3. 如圖2所示，甲、乙兩個(gè)小孩各乘一輛冰車(chē)在水平冰面上游戲，甲和他的冰車(chē)的質(zhì)量共為M=30kg，乙和他的冰車(chē)的質(zhì)量也是30kg，游戲時(shí)，甲推著一個(gè)質(zhì)量為m=15kg的箱子，和他一起以大小為v0=2.0m/s的速度滑行，乙以同樣大小的速度迎面滑來(lái)。為了避免相撞，甲突然將箱子沿冰面推給乙，箱子滑到乙處時(shí)乙迅速把它抓住。若不計(jì)冰面的摩擦力，求：甲至少要以多大的速度(相對(duì)于地面)將箱子推出，才能避免與乙相撞?
分析：甲、乙不相碰的條件是相互作用后三者反。而要使甲與乙及箱子的運(yùn)動(dòng)方向相反，則需要甲以更大的速度推出箱子。因本題所求為“甲至少要以多大速度”推出木箱，所以要求相互作用后，三者的速度相同。以甲、乙和箱子組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，因不計(jì)冰面的摩擦，所以甲、乙和箱子相互作用過(guò)程中動(dòng)量守恒。
解答：設(shè)甲推出箱子后的速度為v甲，乙抓住箱子后的速度為v乙，則由動(dòng)量守恒定律，得：
甲推箱子過(guò)程：
(M+m)v0=Mv甲+mv ①
乙抓住箱子的過(guò)程：
mv-Mv0=(M+m)v乙②
甲、乙恰不相碰的條件：
v甲= v乙 ③
代入數(shù)據(jù)可解得：v=5.2m/s
說(shuō)明：仔細(xì)分析物理過(guò)程，恰當(dāng)選取研究對(duì)象，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。對(duì)于同一個(gè)問(wèn)題，選擇不同的物體對(duì)象和過(guò)程對(duì)象，往往可以有相應(yīng)的方法，同樣可以解決問(wèn)題。本例中的解答過(guò)程，先是以甲與箱子為研究對(duì)象，以甲和箱子共同前進(jìn)到甲推出箱子為過(guò)程;再以乙和箱子為研究對(duì)象，以抓住箱子的前后為過(guò)程來(lái)處理的。本題也可以先以甲、乙、箱子三者為研究對(duì)象，先求出最后的共同速度v=0.4m/s，再單獨(dú)研究甲推箱子過(guò)程或乙抓住箱子的過(guò)程求得結(jié)果，而且更為簡(jiǎn)捷。
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