2018版物理选修3-5教科版:第一章 碰撞与动量守恒 章末整合
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【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.对于C、A、B三个物体组成的系统,所受外力的合力为零,动量守恒.

(2)当C在B上表面滑动时,C和B发生相互作用,系统不受外力作用,动量守恒.由动量守恒定律得:

mCvC′+mBvA=(mB+mC)vBC①

A、B、C三个物体组成的系统,动量始终守恒,从C滑上A的上表面到C滑离A,由动量守恒定律得:

mCvC=mCvC′+(mA+mB)vA②

由以上两式联立解得vC′=4.2 m/s,vA=2.6 m/s.

三、动量和能量综合问题分析

1.动量定理和动量守恒定律是矢量表达式,还可写出分量表达式;而动能定理和能量守恒定律是标量表达式,绝无分量表达式.