接下來為同學(xué)們講解的內(nèi)容,相對前半部分會更難一些。因為可以大部分都會綜合其他內(nèi)容一起出題。就拿單振動來說,單振動的形式各種各樣,有以浮力為復(fù)原力的單振動,也有以摩擦力為復(fù)原力的單振動,甚至以萬有引力(在地球內(nèi)部)的單振動。所以想要完美的解答這類問題,就需要同學(xué)們有扎實的基礎(chǔ)。但看似形式千奇百怪,但也萬變不離其宗。就讓我們用實際問題去感受一下。今天我們重點講一下動量守恒。 (1)動量守恒☆☆☆: 基本公式: 簡單來說就是兩物體在碰撞前后的動量之和保持不變。力積的大小等于前后動量的變化量。 力積,顧名思義就是一定大小的力在某時間段內(nèi)積累的量,這部分量改變物體的動量。舉個簡單的例子,從高處掉落的物體,落在硬硬的地板上和落在軟軟的地毯上結(jié)果完全不同。這是因為在相同的動量下,動量發(fā)生改變的時間長短不同,根據(jù)公式,力的大小F也不同,時間越長,所受的力越小。對物體產(chǎn)生的效果就不同。看似很簡單,具體的又有哪些表現(xiàn)呢?來一起從下面的題目感受一下。 ①:一顆質(zhì)量為m[kg]的子彈,以速度v射入一個邊長為L[m] 質(zhì)量為M[kg]正方形的木塊。 問題1: 固定木塊,此時子彈并未穿透木塊,而是在木塊L/3的地方停住,求:子彈受到來自木塊的力積大小,反作用力大小。若要貫穿木塊,需要的速度是v的多少倍 問題2:解除木塊的固定,并讓子彈以上題所求出的速度射入木塊,此時,子彈并未貫穿木塊,而是木塊一起在光滑的水平面上前進。求:子彈停在木塊的哪個位置?此時木塊與子彈的速度是多少? 這是一道很經(jīng)典的問題,掌握這題能很好的加深對知識點的運用和理解。 首先我來看第一問,問題問的是子彈受到的力積大小。子彈的速度變化大小為 那么根據(jù)公式可求出力積大小 接下來是求反作用力的大小。但是,我們并不知道時間的大小。那么該怎么辦呢?我們來看看題目還給了什么條件:子彈停在了木塊L/3處。噢~原來如此,知道了變化前后的速度大小,也知道距離,基礎(chǔ)扎實的同學(xué)應(yīng)該都想到了這個公式 運用這個公式可以求出加速度a的大小,然后在根據(jù)運動方程式 求出作用力大小。 然后就是問若貫穿木塊所需要的速度大小。這個問題換個問法就是,當S=L時,所需要的速度大小是多少。這個就簡單了,直接套公式就可以了: 所以是 若是基礎(chǔ)不扎實,公式不熟練的同學(xué),就很難想到 這個公式,差距就會在這里體現(xiàn)。做題的時間就會覺得時間不夠。 接下來讓我們看看第二問。這里一個子彈并沒有貫穿木塊,而是與木塊一起運動,這里的隱藏條件就是此時的木塊速度與子彈速度一樣,我們設(shè)為V2。所以根據(jù)公式 然后重點來了,問子彈停留在木塊的哪個位置。做出了上面那道題的同學(xué)肯定會說用 這個公式,沒錯確實是用這個公式,但是,這里木塊跟著子彈一起運動,所以木塊給予子彈的反作用力也與上面那道題有所不同。那么應(yīng)該怎么辦呢?這里登場的就是能量守恒公式了。上一篇有說過能量守恒運用的范圍很廣,熟練運用它,能在各領(lǐng)域大展身手。這里的能量守恒方程式為 希望同學(xué)們記住一點,動量守恒與能量守恒的區(qū)別:在彈性碰撞下,碰撞前后的物體的動能與動量守恒,在非彈性碰撞下,動量守恒,動能不守恒。既然動能不守恒,那肯定是轉(zhuǎn)化成了其他能量。在這道題里是摩擦產(chǎn)生的熱能。但是這里有兩個未知數(shù)f和S。怎么辦?請同學(xué)們別忘了上面那個公式噢: 將這兩個公式①,②代入能量守恒公式,就可以求出 通過這道題,我們就可以看得出,雖然是關(guān)于動量守恒的題目,但是也大量運用到前面的基礎(chǔ)知識,所以扎實的基礎(chǔ)是勝負的關(guān)鍵。 上面這道題運用到了大量其他知識,對動量守恒涉及的不多,那么讓我們來感受一下其他類型的題目。 如圖所示,質(zhì)量 m的小球A和質(zhì)量2m的小球分別往不同方向以不同的速度移動。兩球在o點碰撞。碰撞之后兩球連為一體運動。問,連成一體之后的速度大小以及方向。 這是一道比較簡單,但是也很經(jīng)典的題目。在這種二次元的題目動量守恒題目中,最重要的一點是:y軸方向動量守恒,x軸方向動量守恒。也就是說,要對y軸和x軸分別進行計算。 之后就是簡單的速度合成了。運用勾股定理就可以求出答案。什么?你不會?那么你基礎(chǔ)需要好好惡補一下了。這道題的拓展運用就是下面這道題。 質(zhì)量m的小球A以速度V0撞向質(zhì)量M的小球B。兩球發(fā)生彈性碰撞。之后兩球運動狀態(tài)如圖所示。求,v和V的大小。只能用m,M,V0來表示。且當m=M時,求θ大小。 乍的一看,咦?明明是水平碰撞,為什么突然就往斜方向飛呢?y軸怎么辦?別急。按照公式來就行。如上面那道題所說,分別先列出y軸和x軸的動量守恒公式 公式是列出來了,可是,光靠這兩個公式求不出來呀。在仔細看看題目,看有沒有發(fā)現(xiàn)什么重要條件?沒錯,就是彈性碰撞。這意味著什么?上面我們提到過的。在彈性碰撞下,碰撞前后的物體的動能與動量守恒。所以可以列出公式: 將①代入可得: 然后一鼓作氣,在按照題目條件把代入②,可得 所以 怎么樣?看似復(fù)雜的題目,只要列出公式,按照給出的條件就可以很簡單的做出來。EJU強調(diào)的就是基礎(chǔ)。所以這類的題目必須要好好掌握和理解。 總結(jié)一下:①列出各方向的動量守恒公式。②根據(jù)條件,確認是彈性碰撞還是非彈性碰撞,列出能量守恒公式。根據(jù)情況,運用其他基礎(chǔ)公式。 那么我們下期[慣性]再見。 |
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