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因此,整个列车所受的合外力等于零.尾部车厢脱钩后,每一部分所受摩擦力仍正比于它们的重力.因此,如果把整个列车作为研究对象,脱钩前后所受合外力始终为零,在尾部车厢停止前的任何一个瞬间,整个列车前部尾部的动量应该守恒.考虑刚脱钩和尾部车厢刚停止这两个瞬间,由
mMv00Mv
f得此时前部列车的速度为
【答】B.【说明】上述求解是根据列车受力的特点,恰当地选取研究对象,巧妙地运用了动量守恒定律,显得非常简单.如果把每一部分作为研究对象,就需用牛顿第二定律等规律求解.有兴趣的同学,请自行研究比较.
【例4】质量m110g的小球在光滑的水平桌面上以v130cms的速率向右运动,恰好遇上在同一条直线上向左运动的另一个小球.第二个小球的质量为m250g,速率v210cms.碰撞后,小球m2恰好停止.那么,碰撞后小球m1的速度是多大,方向如何?【分析】取相互作用的两个小球为研究的系统。由于桌面光滑,在水平方向上系统不受外力.在竖直方向上,系统受重力和桌面的弹力,其合力为零.故两球碰撞的过程动量守恒.【解】设向右的方向为正方向,则各速度的正、负号分别为v130cms,v210cms,v20据动量守恒定律有
mlvlm2v2m1v1m2v2.
解得v120cms即碰撞后球m1的速度大小为20cms,方向向左.【说明】通过此例总结运用动量守恒定律解题的要点如下.1确定研究对象.对象应是相互作用的物体系.2分析系统所受的内力和外力,着重确认系统所受到的合外力是否为零,或合外力的冲量是否可以忽略不计.3选取正方向,并将系统内的物体始、末状态的动量冠以正、负号,以表示动量的方向.
f4分别列出系统内各物体运动变化前始状态和运动变化后末状态的动量之和.
5根据动量守恒定律建立方程,解方程求得未知量.
【例5】甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏.甲和他的冰车的总质量共为M30kg,乙和他的冰车的总质量也是30kg.游戏时,甲推着一质量为m15km的箱子,和他一起以大小为v02ms的速度滑行.乙以同样大小的速度迎面滑来.为了避免相撞,甲突然将箱子沿冰面推给乙,箱子到乙处时乙迅速把它抓住.若不计冰面的摩擦力,求甲至少要以多大的速度相对于地面将箱子推出,才能避免和乙相碰.
【分析】甲推出箱子和乙抓住箱子是两个动量守恒的过程,可运用动量守恒求解.甲把箱于推出后,甲的运动有三种可能:一是继续向前,方向不变;一是静止;一是方向改变,向后倒退.按题意要求.是确定甲推箱子给乙,避免跟乙相碰的最小r
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