動(dòng)量守恒的條件表述高中物理復(fù)習(xí)知識點(diǎn)
物理學(xué)是研究物質(zhì)最一般的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科。下面是小編整理的動(dòng)量守恒的條件表述高中物理復(fù)習(xí)知識點(diǎn),歡迎閱讀,希望大家能夠喜歡。
動(dòng)量守恒的條件表述高中物理復(fù)習(xí)知識點(diǎn)1
所謂動(dòng)量守恒,意指動(dòng)量保持恒定?紤]到動(dòng)量改變的原因是合外力的沖所致,所以動(dòng)量守恒條件的直接表述似乎應(yīng)該是合外力的沖量為O 。但在動(dòng)量守恒定律的實(shí)際表述中,其動(dòng)量守恒條件卻是合外力為。究其原因,實(shí)際上可以從如下兩個(gè)方面予以解釋。
( 1 ) 條件表述應(yīng)該針對過程
考慮到?jīng)_量是力對時(shí)間的累積,而合外力的沖量為O 的相應(yīng)條件可以有三種不同的情況與之對應(yīng):第一,合外力為O 而時(shí)間不為O ;第二,合外力不為0 而時(shí)間為。;第三,合外力與時(shí)間均為。顯然,對應(yīng)于后兩種情況下的相應(yīng)表述沒有任何實(shí)際意義,因?yàn)樵跁r(shí)間為。的相應(yīng)條件下討論動(dòng)量守恒,實(shí)際上就相當(dāng)于做出了一個(gè)毫無價(jià)值的無效判斷― 此時(shí)的動(dòng)量等于此時(shí)的動(dòng)量。這就是說:既然動(dòng)量守恒定律針對的是系統(tǒng)經(jīng)歷某一過程而在特定條件下動(dòng)量保持恒定,那么相應(yīng)的條件就應(yīng)該針對過程進(jìn)行表述,就應(yīng)該回避合外力的沖量為O 的相應(yīng)表述中所包含的那兩種使過程退縮為狀態(tài)的無價(jià)值狀況
。 2 ) 條件表述須精細(xì)到狀態(tài)
考慮到?jīng)_量是過程量,而作為過程量的合外力的沖量即使為。,也不能保證系統(tǒng)的動(dòng)量在某一過程中始終保持恒定。因?yàn)橥耆赡艹霈F(xiàn)如下狀況,即:在某一過程中的前一階段,系統(tǒng)的動(dòng)量發(fā)生了變化;而在該過程中的后一階段,系統(tǒng)的動(dòng)量又發(fā)生了相應(yīng)于前一階段變化的逆變化而恰好恢復(fù)到初狀態(tài)下的動(dòng)量。對應(yīng)于這樣的過程,系統(tǒng)在相應(yīng)過程中合外力的沖量確實(shí)為O ,但卻不能保證系統(tǒng)動(dòng)量在過程中保持恒定,充其量也只是保證了系統(tǒng)在過程的始末狀態(tài)下的動(dòng)量相同而已,這就是說:既然動(dòng)量守恒定律針對的是系統(tǒng)經(jīng)歷某一過程而在特定條件下動(dòng)量保持恒定,那么相應(yīng)的條件就應(yīng)該在針對過程進(jìn)行表述的同時(shí)精細(xì)到過程的每一個(gè)狀態(tài),就應(yīng)該回避合外力的沖量為。的相應(yīng)表述只能夠控制過程而無法約束狀態(tài)
彈性正碰的定量研究
彈性正碰的碰撞結(jié)果
質(zhì)量為跳,和m :的小球分別以vl 。和跳。的速度發(fā)生彈性正碰,設(shè)碰后兩球的速度分別為二,和二2 ,則根據(jù)碰撞過程中動(dòng)量守恒和彈性碰撞過程中系統(tǒng)始末動(dòng)能相等的相應(yīng)規(guī)律依次可得。
碰撞結(jié)果的表述結(jié)構(gòu)
作為碰撞結(jié)果,碰后兩個(gè)小球的速度表達(dá)式在結(jié)構(gòu)上具備了如下特征,即:若把任意一個(gè)小球的碰后速度表達(dá)式中的下標(biāo)作1 與2 之間的代換,則必將得到另一個(gè)小球的碰后速度表達(dá)式。碰撞結(jié)構(gòu)在表述結(jié)構(gòu)上所具備的上述特征,其緣由當(dāng)追溯到彈性正碰所遵循的規(guī)律表達(dá)的結(jié)構(gòu)特征:在碰撞過程動(dòng)量守恒和碰撞始末動(dòng)能相等的兩個(gè)方程中,若針對下標(biāo)作1 與2 之間的代換,則方程不變。
動(dòng)量與動(dòng)能的切入點(diǎn)
動(dòng)量和動(dòng)能都是從動(dòng)力學(xué)角度描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的參量,若在其間作細(xì)致的比對和深人的剖析,則區(qū)別是顯然的:動(dòng)量決定著物體克服相同阻力還能夠運(yùn)動(dòng)多久,動(dòng)能決定著物體克服相同阻力還能夠運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn);動(dòng)量是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)量化機(jī)械運(yùn)動(dòng),動(dòng)能則是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)與其他運(yùn)動(dòng)的關(guān)系量化機(jī)械運(yùn)動(dòng)。
動(dòng)量守恒的條件表述高中物理復(fù)習(xí)知識點(diǎn)2
一、動(dòng)量
1、動(dòng)量:運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和速度的乘積叫做動(dòng)量.P=mv
是矢量,方向與速度方向相同;動(dòng)量的合成與分解,按平行四邊形法則、三角形法則.是狀態(tài)量;
通常說物體的動(dòng)量是指運(yùn)動(dòng)物體某一時(shí)刻的動(dòng)量(狀態(tài)量),計(jì)算物體此時(shí)的動(dòng)量應(yīng)取這一時(shí)刻的瞬時(shí)速度。
是相對量;物體的動(dòng)量亦與參照物的選取有關(guān),常情況下,指相對地面的動(dòng)量。單位是kg?m/s;
2、動(dòng)量和動(dòng)能的區(qū)別和聯(lián)系
① 動(dòng)量的大小與速度大小成正比,動(dòng)能的大小與速度的大小平方成正比。即動(dòng)量相同而質(zhì)量不同的物體,
其動(dòng)能不同;動(dòng)能相同而質(zhì)量不同的物體其動(dòng)量不同。
② 動(dòng)量是矢量,而動(dòng)能是標(biāo)量。因此,物體的動(dòng)量變化時(shí),其動(dòng)能不一定變化;而物體的動(dòng)能變化時(shí),其動(dòng)量一定變化。
、 因動(dòng)量是矢量,故引起動(dòng)量變化的原因也是矢量,即物體受到外力的沖量;動(dòng)能是標(biāo)量,
引起動(dòng)能變化的原因亦是標(biāo)量,即外力對物體做功。
、 動(dòng)量和動(dòng)能都與物體的質(zhì)量和速度有關(guān),兩者從不同的角度描述了運(yùn)動(dòng)物體的特性,且二者大小間存在關(guān)系式:P2=2mEk
3、動(dòng)量的變化及其計(jì)算方法
動(dòng)量的變化是指物體末態(tài)的動(dòng)量減去初態(tài)的動(dòng)量,是矢量,對應(yīng)于某一過程(或某一段時(shí)間),是一個(gè)非常重要的物理量,其計(jì)算方法:
。1)ΔP=Pt一P0,主要計(jì)算P0、Pt在一條直線上的情況。
。2)利用動(dòng)量定理 ΔP=F?t,通常用來解決P0、Pt;不在一條直線上或F為恒力的情況。
二、沖量
1、沖量:力和力的作用時(shí)間的乘積叫做該力的沖量.
是矢量,如果在力的作用時(shí)間內(nèi),力的方向不變,則力的方向就是沖量的方向;沖量的'合成與分解,按平行四邊形法則與三角形法則.沖量不僅由力的決定,還由力的作用時(shí)間決定。而力和時(shí)間都跟參照物的選擇無關(guān),所以力的沖量也與參照物的選擇無關(guān)。單位是N?s;
2、沖量的計(jì)算方法
。1)I= F?t.采用定義式直接計(jì)算、主要解決恒力的沖量計(jì)算問題。I=Ft
。2)利用動(dòng)量定理 Ft=ΔP.主要解決變力的沖量計(jì)算問題,但要注意上式中F為合外力(或某一方向上的合外力)。
三、動(dòng)量定理
1、動(dòng)量定理:物體受到合外力的沖量等于物體動(dòng)量的變化.Ft=mv/一mv或 Ft=p/-p;
該定理由牛頓第二定律推導(dǎo)出來:(質(zhì)點(diǎn)m在短時(shí)間Δt內(nèi)受合力為F合,合力的沖量是F合Δt;質(zhì)點(diǎn)的初、未動(dòng)量是 mv0、mvt,動(dòng)量的變化量是ΔP=Δ(mv)=mvt-mv0.根據(jù)動(dòng)量定理得:F合=Δ(mv)/Δt)
2.單位:N?S與kgm/s統(tǒng)一:lkgm/s=1kgm/s2?s=N?s;
3.理解:(1)上式中F為研究對象所受的包括重力在內(nèi)的所有外力的合力。
。2)動(dòng)量定理中的沖量和動(dòng)量都是矢量。定理的表達(dá)式為一矢量式,等號的兩邊不但大小相同,而且方向相同,在高中階段,動(dòng)量定理的應(yīng)用只限于一維的情況。這時(shí)可規(guī)定一個(gè)正方向,注意力和速度的正負(fù),這樣就把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。
。3)動(dòng)量定理的研究對象一般是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)。求變力的沖量時(shí),可借助動(dòng)量定理求,不可直接用沖量定義式.
四、動(dòng)量守恒定律
內(nèi)容:相互作用的物體系統(tǒng),如果不受外力,或它們所受的外力之和為零,它們的總動(dòng)量保持不變。即作用前的總動(dòng)量與作用后的總動(dòng)量相等.(研究對象:相互作用的兩個(gè)物體或多個(gè)物體所組成的系統(tǒng))
動(dòng)量守恒定律適用的條件
守恒條件:①系統(tǒng)不受外力作用。 (理想化條件)
、谙到y(tǒng)受外力作用,但合外力為零。
、巯到y(tǒng)受外力作用,合外力也不為零,但合外力遠(yuǎn)小于物體間的相互作用力。
、芟到y(tǒng)在某一個(gè)方向的合外力為零,在這個(gè)方向的動(dòng)量守恒。
、萑^程的某一階段系統(tǒng)受合外力為零,該階段系統(tǒng)動(dòng)量守恒,
即:原來連在一起的系統(tǒng)勻速或靜止(受合外力為零),分開后整體在某階段受合外力仍為零,可用動(dòng)量守恒。
例:火車在某一恒定牽引力作用下拖著拖車勻速前進(jìn),拖車在脫勾后至停止運(yùn)動(dòng)前的過程中(受合外力為零)動(dòng)量守恒
常見的表達(dá)式
不同的表達(dá)式及含義(各種表達(dá)式的中文含義):
P=P′ 或 P1+P2=P1′+P2′或 m1V1+m2V2=m1V1′+m2V2′
。ㄆ渲衟/、p分別表示系統(tǒng)的末動(dòng)量和初動(dòng)量,系統(tǒng)相互作用前的總動(dòng)量P等于相互作用后的總動(dòng)量P′)
ΔP=0 (系統(tǒng)總動(dòng)量變化為0,或系統(tǒng)總動(dòng)量的增量等于零。)
Δp1=-Δp2,(其中Δp1、Δp2分別表示系統(tǒng)內(nèi)兩個(gè)物體初、末動(dòng)量的變化量,表示兩個(gè)物體組成的系統(tǒng),各自動(dòng)量的增量大小相等、方向相反)。
如果相互作用的系統(tǒng)由兩個(gè)物體構(gòu)成,動(dòng)量守恒的實(shí)際應(yīng)用中具體來說有以下幾種形式
A、m1vl+m2v2=m1v/l+m2v/2,各個(gè)動(dòng)量必須相對同一個(gè)參照物,適用于作用前后都運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)。
B、0= m1vl+m2v2,適用于原來靜止的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)。
C、m1vl+m2v2=(m1+m2)v,適用于兩物體作用后結(jié)合在一起或具有共同的速度。
原來以動(dòng)量(P)運(yùn)動(dòng)的物體,若其獲得大小相等、方向相反的動(dòng)量(-P),是導(dǎo)致物體靜止或反向運(yùn)動(dòng)的臨界條件。即:P+(-P)=0
4。 爆炸現(xiàn)象的三個(gè)規(guī)律
(1)動(dòng)量守恒:由于爆炸是在極短的時(shí)間內(nèi)完成的,爆炸物體間的相互作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于受到的外力,所以在爆炸過程中,系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒。
(2)動(dòng)能增加:在爆炸過程中,由于有其他形式的能量(如化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,所以爆炸前后系統(tǒng)的總動(dòng)能增加。
。3)位置不變:爆炸和碰撞的時(shí)間極短,因而作用過程中,物體產(chǎn)生的位移很小,一般可忽略不計(jì),可以認(rèn)為爆炸或碰撞后仍然從爆炸或碰撞前的位置以新的動(dòng)量開始運(yùn)動(dòng)。
動(dòng)量守恒的條件表述高中物理復(fù)習(xí)知識點(diǎn)3
全面理解動(dòng)量守恒定律
定義:如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為零,那么這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變,這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量守恒定律。動(dòng)量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一,它既適用于宏觀物體,也適用于微觀粒子;既適用于低速運(yùn)動(dòng)物體,也適用于高速運(yùn)動(dòng)物體。
動(dòng)量守恒定律的適用條件:
。1)系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受的外力的合力為零。
(2)系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零,但比系統(tǒng)內(nèi)力小得多。
(3)系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零,但在某個(gè)方向上的分力為零,則在該方向上系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變??分動(dòng)量守恒。
注意:
(1)區(qū)分內(nèi)力和外力。
碰撞時(shí)兩個(gè)物體之間一定有相互作用力,由于這兩個(gè)物體是屬于同一個(gè)系統(tǒng)的,它們之間的力叫做內(nèi)力;系統(tǒng)以外的物體施加的,叫做外力。
。2)在總動(dòng)量一定的情況下,每個(gè)物體的動(dòng)量可以發(fā)生很大變化。
例如:靜止的兩輛小車用細(xì)線相連,中間有一個(gè)壓縮的彈簧。燒斷細(xì)線后,由于彈力的作用,兩輛小車分別向左右運(yùn)動(dòng),它們都獲得了動(dòng)量,但動(dòng)量的矢量和為零。
動(dòng)量守恒的數(shù)學(xué)表述形式:
。1)p=p′
即系統(tǒng)相互作用開始時(shí)的總動(dòng)量等于相互作用結(jié)束時(shí)(或某一中間狀態(tài)時(shí))的總動(dòng)量。
。2)Δp=0
即系統(tǒng)的總動(dòng)量的變化為零。若所研究的系統(tǒng)由兩個(gè)物體組成,則可表述為:
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′ (等式兩邊均為矢量和)
。3)Δp1=—Δp2
即若系統(tǒng)由兩個(gè)物體組成,則兩個(gè)物體的動(dòng)量變化大小相等,方向相反,此處要注意動(dòng)量變化的矢量性。在兩物體相互作用的過程中,也可能兩物體的動(dòng)量都增大,也可能都減小,但其矢量和不變。
動(dòng)量定理與動(dòng)能定理的區(qū)別:
動(dòng)量定理Ft=mv2—mv1反映了力對時(shí)間的累積效應(yīng),是力在時(shí)間上的積累。為矢量,既有大小又有方向。 動(dòng)能定理Fs=1/2mv2—1/2mv02反映了力對空間的累積效應(yīng),是力在空間上的積累。為標(biāo)量,只有大小沒有方向。
系統(tǒng)內(nèi)力只改變系統(tǒng)內(nèi)各物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),不能改變整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),只有外力才能改變整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以,系統(tǒng)不受或所受外力為0時(shí),系統(tǒng)總動(dòng)量保持不變。
爆炸與碰撞的比較:
。1)爆炸,碰撞類問題的共同特點(diǎn)是物體的相互作用突然發(fā)生,相互作用的力為變力,作用時(shí)間很短,作用力很大,且遠(yuǎn)大于系統(tǒng)所受的外力,故可用動(dòng)量守恒定律處理。
。2)在爆炸過程中,有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,系統(tǒng)的動(dòng)能在爆炸后可能增加;在碰撞過程中,系統(tǒng)總動(dòng)能不可能增加,一般有所減少轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
。3)由于爆炸,碰撞類問題作用時(shí)間很短,作用過程中物體的位移很小,一般可忽略不計(jì),可以把作用過程作為一個(gè)理想化過程簡化處理,即作用后還從作用前的瞬間的位置以新的動(dòng)量開始運(yùn)動(dòng)。
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