动量守恒定律的两类应用

来源:岁月联盟 作者: 时间:2014-10-15
        动量守恒定律应用在由几个相互作用的物体组成的系统,即研究对象是“系统”。动量守恒定律的表达式是矢量式。对于两个物体,相互作用前后在同一条直线上,动量守恒定律的一般表达式为:p1+p2=p1/+p2/、Δp1+Δp2=0。
        动量守恒定律成立的条件:①系统不受外力或者所受外力之和为零;②系统受外力,但外力远小于内力,可以忽略不计;③系统在某一方向上不受外力或者所受的外力分量之和为零,则该方向上分动量守恒。④全过程的某一阶段符合以上条件之一,则该阶段动量守恒。
        动量守恒定律常应用于碰撞、爆炸、反冲等类问题,碰撞、爆炸类问题的共同特点是:物体间的相互作用突然发生,作用时间很短,相互作用的内力远大于系统所受的外力,此时外力的影响可以忽略不计,可以应用动量守恒定律。喷气式飞机、火箭等都是利用反冲运动的实例,在反冲现象问题中,系统的动量守恒。
        类型一  碰撞类问题
        例1  如下图所示,光滑水平地面上有大小相同的A、B两球在同一条直线上运动。两球质量关系为mB=2mA,规定向右为正方向,A、B两球的动量均为6 kg•m/s,运动中两球发生碰撞,碰撞后A球的动量增量为-4 kg•m/s。则(   )。 
         
        A. 左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5
        B. 左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10
        C. 右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5
        D. 右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10
        思路  根据所规定的正方向及A、B两球碰撞前的动量,可确定A球位置。根据A球动量变化和动量守恒定律可求得碰撞后A、B两球的动量,然后求出碰撞后A、B两球速度大小之比。
        解析  因为A、B两球的初动量均大于零,所以A、B两球碰撞前均向右运动,由于碰撞前A的速度大于B的速度,因此过程是A球追上B球发生碰撞,所以A球在左方。
        碰撞后,A球的动量增量为-4 kg•m/s,
        根据动量守恒定律可知,碰撞后,B球的动量增量为4 kg•m/s,
        所以碰撞后A球的动量为2 kg•m/s,B球的动量为10 kg•m/s,即
        mAvA=2 kg•m/s,mBvB=10 kg•m/s,且mB=2mA,则vA∶vB=2∶5。答案选A。
        点评  动量守恒定律是矢量式,解题时应遵循以下原则:先选定正方向,与正方向相同的矢量取正号,与正方向相反的矢量取负号;未知矢量设定为正号,求出的结果若大于零,则与正方向相同,若小于零则与正方向相反。