2017-2018学年人教版选修3-5 第十六章 3.动量守恒定律 学案3
2017-2018学年人教版选修3-5 第十六章 3.动量守恒定律 学案3第1页

互动课堂

疏导引导

  1.动量守恒定律的应用

  应用动量守恒定律解决问题关键要注意二点:第一是根据动量守恒的条件选取合适的系统,第二是分清系统初、末状态的动量.

  应用动量守恒定律表达式列方程时,必须明确过程的初状态和末状态,对于碰撞过程来说,初状态是指刚开始发生相互作用时的状态,末状态是指相互作用刚结束时的状态,只要抓住过程的初末状态,而无须考虑过程的细节,根据动量守恒定律即可求解碰撞问题.

  2.碰撞及类碰撞过程的特点

  (1)时间特点:在碰撞、爆炸现象中,相互作用时间很短.

  (2)相互作用力特点:在相互作用过程中,相互作用力先是急剧增大,然后再急剧减小,平均作用力很大.

  (3)动量守恒条件特点:系统的内力远远大于外力,所以,系统即使所受外力之和不为零,外力也可以忽略,系统的总动量守恒.

  (4)位移特点:碰撞、爆炸过程是在一瞬间发生的,时间极短,所以,在物体发生碰撞、爆炸的瞬间,可忽略物体的位移,可以认为物体在碰撞、爆炸前后仍在同一位置.

  (5)能量特点:碰前总动能Ek与碰后总动能Ek′满足:Ek≥Ek′.

  (6)速度特点:碰后必须保证不穿透对方.

  3.如何理解"系统所受外力之和不为零,但内力远大于外力"的条件

  在碰撞现象中,相互作用的时间很短,相互作用力先急剧增大,然后急剧减小,平均作用力很大.把相互碰撞的物体作为一个系统来看待,外力通常远小于碰撞物体之间的内力,可以忽略不计,认为碰撞过程中动量守恒.譬如,炸弹在空中爆炸时,所受合外力--重力虽不为零,但重力比起炸弹碎块间的相互作用的内力小得多,故可认为爆炸过程炸弹系统(各碎块)的动量守恒.再如子弹打木块问题中,子弹与木块之间相互作用时间很短,此过程外力比内力小得多,故可认为此过程系统的动量守恒.

  4.如何理解"在某一方向上动量守恒"的条件

  若系统所受的外力之和不为零,但在某一方向上的合力为零,则在这一方向上动量守恒.譬如,人跳到光滑水平面上行驶的车上时,由于人和车在竖直方向的冲击作用,此时地面对车的支持力大于重力,对人、车系统合外力不为零,总动量不守恒.但此系统水平方向不受外力作用,故满足水平方向上动量守恒.再如,小球放在光滑水平面上的弧形槽内所组成的系统,如图16-3-1所示,分析时也要视具体情况运用动量守恒定律.

图16-3-1

活学巧用

【例1】 两只小船平行逆向航行,如图16-3-2所示,航线邻近,当它们头尾相齐时,由每一只船上各投质量m=50 kg的麻袋到对面一只船上去,结果载重较小的一只船停了下来,另一只船则以v=8.5 m/s的速度向原方向航行,设两只船及船上的载重量分别为m1=500 kg及

m2=1 000 kg,问:在交换麻袋前两只船的速率为多少?(水的阻力不计)