专题6.2 碰撞、反冲与动量守恒定律的应用
1.理解动量守恒定律的确切含义,知道其适用范围。
2.掌握动量守恒定律解题的一般步骤。
3.会应用动量守恒定律解决一维运动有关问题。
知识点一 动量守恒定律及其应用
1.动量守恒定律
(1)内容:如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为0,这个系统的总动量保持不变.
(2)动量守恒定律的表达式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′或Δp1=-Δp2.
2.系统动量守恒的条件
(1)理想守恒:系统不受外力或所受外力的合力为零,则系统动量守恒.
(2)近似守恒:系统受到的合力不为零,但当内力远大于外力时,系统的动量可近似看成守恒.
(3)分方向守恒:系统在某个方向上所受合力为零时,系统在该方向上动量守恒.
知识点二 碰撞
1.概念:碰撞是指物体间的相互作用持续时间很短,而物体间相互作用力很大的现象.
2.特点:在碰撞现象中,一般都满足内力远大于外力,可认为相互碰撞的系统动量守恒.
3.分类
种类
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动量是否守恒
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机械能是否守恒
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弹性碰撞
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守恒
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守恒
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非弹性碰撞
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守恒
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有损失
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完全非弹性碰撞
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守恒
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损失最大
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【拓展提升】
1.弹性碰撞后速度的求解
根据动量守恒和机械能守恒
解得v1′=
v2′=
2.弹性碰撞分析讨论
当碰前物体2的速度不为零时,若m1=m2,则v1′=v2,v2′=v1,即两物体交换速度。
当碰前物体2的速度为零时,v2=0,则:
v1′= ,v2′=,
(1)m1=m2时,v1′=0,v2′=v1,碰撞后两物体交换速度。
(2)m1>m2时,v1′>0,v2′>0,碰撞后两物体沿同方向运动。
(3)m1<m2时,v1′<0,v2′>0,碰撞后质量小的物体被反弹回来。
【典例】(2019·山东揭阳一中检测)如图所示,水平面上相距为L=5 m的P、Q两点分别固定一竖直挡板,一质量为M=2 kg的小物块B静止在O点,OP段光滑,OQ段粗糙且长度为d=3 m。一质量为m=1 kg的小物块A以v0=6 m/s的初速度从OP段的某点向右运动,并与B发生弹性碰撞。两物块与OQ段的动摩擦因数均为μ=0.2,两物块与挡板的碰撞时间极短且均不损失机械能。重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)A与B在O点碰后瞬间各自的速度;
(2)两物块各自停止运动时的时间间隔。
【答案】(1)2 m/s,方向向左 4 m/s,方向向右 (2)1 s
【解析】(1)设A、B在O点碰后的速度分别为v1和v2,以向右为正方向。
由动量守恒定律得:mv0=mv1+Mv2
碰撞前后动能相等,则得: