4. 在光滑平面上有三个完全相同的小球,它们成一条直线,2、3小球静止,并靠在一起,1球以速度v0射向它们,如图所示,设碰撞中不损失机械能,则碰后三个小球的速度可能值是( )
A. B.
C. D.
[错解分析]错解:因为三个小球在碰撞过程中动量守恒,碰撞之后总动量为m v0,故选C、D。
产生上述错误的原因在于处理碰撞问题的时候,仅考虑到了动量的守恒,没有考虑到机械能的守恒。
[解题指导]处理碰撞后的物体速度问题,要考虑到两个因素,一个是动量守恒,一个是机械能至少不能增加。
[答案]本题的正确选项为D。
C选项虽然符合了动量守恒的条件,但是碰后的总动能只有,显然违反了题干中提到了碰撞中机械能不损失的条件。而D选项,则既满足了动量守恒条件,也满足了机械能守恒条件,故正确选项为D。
3. 分析下列情况中系统的动量是否守恒( )
A.如图2所示,小车停在光滑水平面上,车上的人在车上走动时,对人与车组成的系统
B.子弹射入放在光滑水平面上的木块中对子弹与木块组成的系统(如图3)
C.子弹射入紧靠墙角的木块中,对子弹与木块组成的系统
D.斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时
[错解分析]错解:本题的错解在于漏掉了一些选项,由于对动量守恒条件中的合外力为零认识不清,混淆了内力和外力而漏选了B。由于没有考虑到爆炸过程是一个作用时间阶段,内力远大于外力的过程,符合动量守恒的近似条件,而漏选了D。
[解题指导]动量守恒定律成立的条件:(1)系统不受外力作用时,系统动量守恒;(2)系统所受合外力之和为0,则系统动量守恒;(3)系统所受合外力虽然不为零,但系统内力远大于外力时,系统的动量看成近似守恒。
[答案]本题的正确选项为A、B、D。A、B选项符合条件(2);D选项符合条件(3)
2. 质量为M的小车在水平地面上以速度v0匀速向右运动。当车中的砂子从底部的漏斗中不断流下时,车子的速度将( )
A. 减小 B. 不变 C. 增大 D. 无法确定
[错解分析]错解:因为随着砂子的不断流下,车子的总质量减小,根据动量守恒定律总动量不变,所以车速增大,故选C。
产生上述错误的原因,是在利用动量守恒定律处理问题时,研究对象的选取出了问题。因为,此时,应保持初、末状态研究对象的是同一系统,质量不变。
[解题指导]利用动量守恒定律解决问题的时候,在所研究的过程中,研究对象的系统一定不能发生变化,抓住研究对象,分析组成该系统的各个部分的动量变化情况,达到解决问题的目的。
[答案]本题的正确选项为B。
本题中砂子和车组成的系统动量守恒,由动量守恒定律,在初状态,砂子下落之前,砂子和车都以v0向前运动;在末状态,由于惯性,砂子下落的时候具有和车相同的水平速度v0,车的速度为v’,由(M+m)v0=m v0+M v’得v’= v0,车速不变,故B正确。
复习指导:①回归课本夯实基础,仔细看书把书本中的知识点掌握到位
②练习为主提升技能,做各种类型的习题,在做题中强化知识
③整理归纳举一反三,对易错知识点、易错题反复巩固
④应用动量守恒定律的注意点:
⑴矢量性:动量守恒定律的数学表达式是个矢量关系式.对于我们常见作用前后物体的运动方向都在同一直线上的问题,可选取一个正方向,凡与正方向相同的矢量均取正值,反之为负,这样即可将矢量运算简化为代数运算.
⑵同时性:动量守恒指系统在任一瞬间的动量恒定。等号左边是作用前系统内各物体动量在同一时刻的矢量和,等号右边是作用后系统内各物体动量在另一同时刻的矢量和.不是同一时刻的动量不能相加.
⑶相对性:表达式中各物体的速度(动量)必须是相对于同一惯性参考系而言的,一般均以地面为参考系.若题设条件中各速度不是同一参考系的速度,就必须经过适当转换,使其成为同一参考系的速度值.
⑷系统性:解题时,选择的对象是满足条件的系统,不是其中一个物体,初、末两个状态研究对象必须一致。
⑸广泛性:动量守恒定律具有广泛的适用范围,不论物体间的相互作用力性质如何;不论系统内部物体的个数;不论它们是否互相接触;不论相互作用后物体间是粘合还是分裂,只要系统所受合外力为零,动量守恒定律都适用。动量守恒定律既适用于低速运动的宏观物体,也适用于高速运动的微观粒子间的相互作用,大到天体,小到基本粒子间的相互作用都遵守动量守恒定律。
⑤应用动量守恒定律解题的一般步骤:
⑴确定研究对象,选取研究过程;
⑵分析内力和外力的情况,判断是否符合守恒条件;
⑶选定正方向,确定初、末状态的动量,
⑷根据动量守恒定律列方程求解。
应用时,无需分析过程的细节,这是它的优点所在,定律的表述式是一个矢量式,应用时要特别注意方向。
1. 在光滑水平面上停放着两木块A和B,A的质量大,现同时施加大小相等的恒力F使它们相向运动,然后又同时撤去外力F,结果A和B迎面相碰后合在一起,问A和B合在一起后的运动情况将是( )
A.停止运动 B.因A的质量大而向右运动
C.因B的速度大而向左运动 D.运动方向不能确定
[错解分析]错解:因为A的质量大,所以它的惯性大,所以它不容停下来,因此应该选B;或者因为B的速度大,所以它肯定比A后停下来,所以应该选C。
产生上述错误的原因是没有能够全面分析题目条件,只是从一个单一的角度去思考问题,失之偏颇。
[解题指导]碰撞问题应该从动量的角度去思考,而不能仅看质量或者速度,因为在相互作用过程中,这两个因素是一起起作用的。
[答案]本题的正确选项为A。
由动量定理知,A和B两物体在碰撞之前的动量等大反向,碰撞过程中动量守恒,因此碰撞之后合在一起的总动量为零,故选A。
6. 木块a和b用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,a紧靠在墙壁上,在b上施加向左的水平力使弹簧压缩,如图1所示,当撤去外力后,下列说法中正确的是( )
A.a尚未离开墙壁前,a和b系统的动量守恒
B.a尚未离开墙壁前,a与b系统的动量不守恒
C.a离开墙后,a、b系统动量守恒
D.a离开墙后,a、b系统动量不守恒
点拨:此题考查动量守恒定律应用的条件。正确选项为BC。
5. A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,A球的动量是5kg﹒m/s,B球的动量是7kg﹒m/s,当A球追上B球时发生碰撞,则碰撞后A、B两球的动量可能值是( )
A.6kg﹒m/s、6kg﹒m/s B.4kg﹒m/s、8kg﹒m/s
C.-2kg﹒m/s、14kg﹒m/s D.-3kg﹒m/s、15kg﹒m/s
点拨:此题考查碰撞的规律。必须满足动量守恒定律、动能不增加、符合实际情景选A。
4. 如图所示,在光滑的水平面上,依次放着质量均为m的4个小球,小球排列在一条直线上,彼此间隔一定的距离。开始时后面3个小球处于静止状态,第一个小球以速度v向第二个小球碰去,结果它们先后都粘合到一起向前运动。由于连续碰撞,系统剩余的机械能是 __________。
点拨:此题考查多物体多过程动量守恒和能量守恒定律。答案:
3. 下列关于动量守恒的论述正确的是
A.某物体沿着斜面下滑,物体的动量守恒
B.系统在某方向上所受的合外力为零,则系统在该方向上动量守恒
C.如果系统内部有相互作用的摩擦力,系统的机械能必然减少,系统的动量也不再守恒
D.系统虽然受到几个较大的外力,但合外力为零,系统的动量仍然守恒
点拨:此题考查动量守恒的条件。选BD。
2. 一辆小车在光滑的水平上匀速行使,在下列各种情况中,小车速度仍保持不变的是( )
A.从车的上空竖直掉落车内一个小钢球
B.从车厢底部的缝隙里不断地漏出砂子
C.从车上同时向前和向后以相同的对地速率扔出质量相等的两物体
D. 从车上同时向前和向后以相同的对车速率扔出质量相等的两物体
点拨:此题考查动量守恒定律。选BD。
针对典型精析的例题题型,训练以下习题。
1. A、B两球在光滑水平面上相向运动,两球相碰后有一球停止运动,则下述说法中正确的是 ( )
A.若碰后,A球速度为0,则碰前A的动量一定大于B的动量
B.若碰后,A球速度为0,则碰前A的动量一定小于B的动量
C.若碰后,B球速度为0,则碰前A的动量一定大于B的动量
D.若碰后,B球速度为0,则碰前A的动量一定小于B的动量
点拨: 此题考查动量守恒定律的公式。选AD