2018版高中物理第一章碰撞与动量守恒章末整合导学案教科版选修3_5
2018版高中物理第一章碰撞与动量守恒章末整合导学案教科版选修3_5第2页

(2)物体动量的变化率等于它所受的合力,这是牛顿第二定律的另一种表达形式.

二、多过程问题中的动量守恒

1.合理选择系统(由哪些物体组成)和过程,分析系统所受的外力,看是否满足动量守恒的条件.分析物体所经历的过程时,注意是否每个过程都满足动量守恒.

2.合理选择初、末状态,选定正方向,根据动量守恒定律列方程.

【例2】 如图1所示,光滑水平轨道上放置长木板A(上表面粗糙)和滑块C,滑块B置于A的左端,三者质量分别为mA=2 kg、mB=1 kg、mC=2 kg.开始时C静止,A、B一起以v0=5 m/s的速度匀速向右运动,A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动,经过一段时间,A、B再次达到共同速度一起向右运动,且恰好不再与C碰撞.求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小.

图1

答案 2 m/s

解析 长木板A与滑块C处于光滑水平轨道上,两者碰撞时间极短,碰撞过程中滑块B与长木板A间的摩擦力可以忽略不计,长木板A与滑块C组成的系统,在碰撞过程中动量守恒,则mAv0=mAvA+mCvC

两者碰撞后,长木板A与滑块B组成的系统,在两者达到同速之前系统所受合外力为零,系统动量守恒,mAvA+mBv0=(mA+mB)v

长木板A和滑块B达到共同速度后,恰好不再与滑块C碰撞,则最后三者速度相等,vC=v

联立以上各式,代入数值解得:vA=2 m/s

【例3】 两块厚度相同的木块A和B,紧靠着放在光滑的水平面上,其质量分别为mA=0.5 kg,mB=0.3 kg,它们的下底面光滑,上表面粗糙;另有一质量mC=0.1 kg的滑块C(可视为质点),以vC=25 m/s的速度恰好水平地滑到A的上表面,如图2所示,由于摩擦,滑块最后停在木块B上,B和C的共同速度为3.0 m/s,求:

图2

(1)当C在A上表面滑动时,C和A组成的系统动量是否守恒?C、A、B三个物体组成的系统动量是否守恒?

(2)当C在B上表面滑动时,C和B组成的系统动量是否守恒?C刚滑上B时的速度vC′是多大?

答案 (1)不守恒 守恒 (2)守恒 4.2 m/s

解析 (1)当C在A上表面滑动时,由于B对A有作用力,C和A组成的系统动量不守恒.