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各位同學大家好,歡迎來到十點課堂,跟勇哥學物理,今天距離高考第66天,我們說一說動量守恆定律的推導以及條件。
(一)碰撞滿足兩個守恆
大家都知道,所有碰撞類的問題都要滿足兩個守恆定律,
一個是動量守恆定律,另一個是能量守恆定律。
就像我們筆記當中所畫出來的:
質量分別為m1、m2的兩個物體在光滑的水平面上,a以一定的速度v1撞向速度v2的b小球,
兩個小球發生碰撞,這類問題要滿足兩個守恆,那今天我們就來說一說動量守恆定律,它的推導過程。
動量守恆定律指的是:碰撞之前的總動量等於碰撞之後的總動量,
它的表達式是:m1v1+m2v2 = m1v1′+m2v2′
這是動量守恆定律的表達式,
(二)推導動量守恆定律
動量守恆定律的推導過程呢?
先假設ab碰撞的時間極短,作用時間為Δt,ab之間相互碰撞,產生的相互作用力為F,
設定一個正方向,我們一般是原方向(向右)正方向,由動量定理就可以推出守恆定律來。
動量守恆定律適用於ab所組成的系統,而動量定理適用於單個物體,
所以我們對a、b分別進行研究,
動量定理是指:合外力的衝量等於動量的改變,所以
對a得到:-FΔt= m1v1′-m1v1,這是對a物體由動量定理列出式子,
對b得到:FΔt=m2v2′-m2v2,因為b受到的撞擊力是向右的,衝量為正的。
我們把1式和2式相加,左邊相加等於0,右邊相加等於m1v1′-m1v1+m2v2′-m2v2,
移項整理一下,就可以得到,m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′;
就是碰之前的總動量加在一起等於碰撞之後的動量加在一起,這就是動量守恆定律它的推導過程。
(三)動量守恆的條件
再來說一下動量守恆定律的條件,有三個:
第一是指系統不受力或者所受到的合外力為零,動量守恆,
第二是在某一方向上系統所受到的合外力為零,那在這一方向上動量是守恆的,
第三是內力遠遠大於外力的情況下,動量守恆
這三種情況都可以使用動量守恆,那具體的呢?
我們有一個典型的例題,勇哥給畫出來了,大家看一下這個例題。
在光滑的水平地面上,有a、b兩個物塊,之間用輕彈簧連接,a靠在牆壁上,用力F向左推b,使兩個物體之間的彈簧處於壓縮的狀態並靜止,現在若突然撤去力F,則下列說法正確的是?
這個問題問我們哪種情況下動量守恆,哪種情況下機械能守恆,大家看一下abcd4個選項。
我們來分析一下這個題目,如果突然撤去力F,
當木塊a離開牆壁之前,a和牆壁之間是有作用力的,a物體受到牆壁向右的壓力作用,這種情況下,系統(a、b和彈簧組成的系統)所受到的合外力不為零,所以動量是不守恆的。
在木塊a離開牆壁之前,雖然牆壁對a物體有壓力,但是a物體是不動的,所以壓力是不做功的,只有彈簧彈力做功,機械能是守恆的,所以選項B是正確的;
當木塊a離開牆壁之後,系統放到光滑的水平面上,所受的合外力為零,也沒有牆壁的壓力了,所以系統的合外力為零,這個過程動量守恆,機械能也守恆。選項C是正確的。
這個題目選擇BC,這是一個很好的有關動量守恆定律的條件的例題,大家把這個題目理解一下。
我們今天的分享就到這裡,接下來分享的碰撞類的結論,在做題當中尤為重要,希望大家後兩節課更加仔細的聽好。
今天就到這裡,咱們明天見。
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