例談動(dòng)量守恒定律的運(yùn)用

■河南省沈丘縣第一高級(jí)中學(xué)高二（40）班 馬雯萱

例談動(dòng)量守恒定律的運(yùn)用

■河南省沈丘縣第一高級(jí)中學(xué)高二（40）班 馬雯萱

隨著2017年高考考綱將高中物理人教版選修3—5調(diào)整為必考內(nèi)容,動(dòng)量守恒定律就成了同學(xué)們必須直面的問(wèn)題。

一、運(yùn)用動(dòng)量守恒定律需要先做好三個(gè)選擇

1.動(dòng)量守恒定律的適用條件是相互作用的物體系統(tǒng)不受外力,然而在自然環(huán)境中,不受外力的情況是不存在的,因此我們?cè)趹?yīng)用動(dòng)量守恒定律前需要做好守恒條件的近似性選擇。當(dāng)遇到以下三種情況時(shí),可以近似認(rèn)為滿足動(dòng)量守恒的條件:(1)系統(tǒng)所受合外力為零,即雖然系統(tǒng)受到外力作用,但是所受的合外力為零;(2)系統(tǒng)所受的內(nèi)力遠(yuǎn)大于所受的外力,以至于可以把外力的影響忽略;(3)系統(tǒng)整體并不滿足動(dòng)量守恒的條件,但是在某一方向上,系統(tǒng)不受外力或者所受外力的合力為零,則系統(tǒng)在這一特定的方向上動(dòng)量守恒(這體現(xiàn)了動(dòng)量的矢量性)。

2.選擇滿足動(dòng)量守恒的系統(tǒng):由多個(gè)物體組成的系統(tǒng),有時(shí)候應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)量守恒,有時(shí)候應(yīng)用某部分動(dòng)量守恒,有時(shí)候分過(guò)程多次應(yīng)用動(dòng)量守恒,有時(shí)候只需抓住初、末狀態(tài)的動(dòng)量守恒即可,因此我們要善于觀察、分析,正確選取動(dòng)量守恒的系統(tǒng)。

3.選擇滿足動(dòng)量守恒的過(guò)程:當(dāng)所選系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒條件時(shí),系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變,不僅是指系統(tǒng)的初、末兩個(gè)狀態(tài)的總動(dòng)量相等,而且系統(tǒng)在相互作用的整個(gè)過(guò)程中,每一時(shí)刻的總動(dòng)量都是保持不變的。當(dāng)所選系統(tǒng)的總動(dòng)量在整個(gè)過(guò)程中不是每一時(shí)刻都是不變的時(shí),只有選取的過(guò)程合適,才能使其滿足動(dòng)量守恒的條件。

二、動(dòng)量守恒定律在求解碰撞問(wèn)題時(shí),具有很大的應(yīng)用空間

1.求解碰撞問(wèn)題,需要把握三個(gè)原則:(1)動(dòng)量守恒原則,(2)機(jī)械能不增加原則,(3)碰撞前后的速度符合物理實(shí)際原則。

2.求解碰撞問(wèn)題,需要靈活運(yùn)用兩組公式(以兩體為例):(1)動(dòng)量守恒定律公式,即m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2',若碰撞過(guò)程為完全非彈性碰撞,則m1v1+m2v2=(m1+m2)v';(2)能量守恒定律公式,即

例題(2016年高考全國(guó)Ⅲ卷)如圖1所示,水平地面上有兩個(gè)靜止的小物塊a和b,其連線與墻垂直;物塊a和b相距l(xiāng),物塊b與墻之間也相距l(xiāng);物塊a的質(zhì)量為m,物塊b的質(zhì)量為兩物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同?，F(xiàn)使物塊a以初速度v0向右滑動(dòng),此后物塊a與b發(fā)生彈性碰撞,但物塊b沒(méi)有與墻發(fā)生碰撞。重力加速度大小為g。求物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)滿足的條件。

圖1

解析:設(shè)兩物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則要使物塊a、b能夠發(fā)生碰撞,應(yīng)有設(shè)在兩物塊發(fā)生彈性碰撞前的瞬間,物塊a的速度大小為v1,則解得v1'=設(shè)在兩物塊碰撞后的瞬間,物塊a、b的速度大小分別為v1'、v2',由動(dòng)量守恒和能量守恒定律得,解得v2'=要使物塊b不與墻發(fā)生碰撞,則需解得因此滿足題意的條件

(責(zé)任編輯 張 巧)