高考物理動量守恒定律包括以下幾種情況:
1. 完全彈性碰撞:碰撞前后物體動能之和不變,即總動量守恒,總動能不變。
2. 非完全彈性碰撞:碰撞前后物體動能之和變小,即系統動量守恒,但系統有機械能損失,即機械能不守恒,這部分損失的機械能轉化為熱(內能)。
3. 物體碰撞時粘連在一起的運動:碰撞過程中物體動量守恒。
4. 爆炸時的動量守恒:爆炸過程時間極短,可以認為系統在爆炸前后的動量是守恒的。
5. 繞定軸轉動的碰撞:一般而言,轉動物體與固定平面的碰撞不改變轉動動能,即角動量守恒,但有可能改變系統的總動能。
請注意,以上只是動量守恒定律的一種應用,具體問題還需要根據題目條件進行判斷。同時,為了學好動量守恒這部分內容,還需要熟練掌握牛頓運動定律和功能關系。
題目:一個質量為$m$的小球,從高度為$H$的斜面頂端自由下滑,斜面長為L,與水平面平滑連接。不計空氣阻力,取重力加速度為$g$。
1. 如果斜面光滑,求小球滑到斜面底端時的速度大小。
2. 如果小球與斜面間動摩擦因數為$\mu$,求小球滑到斜面底端時的速度大小。
3. 如果小球在斜面上受到一個沿斜面向上的恒力$F$的作用,求小球滑到斜面底端時的速度大小。
4. 如果小球在斜面上受到一個沿斜面向上的恒力$F$和摩擦力$f$的作用,求小球滑到斜面底端時的速度大小。
請注意,以上問題均假設小球在斜面底端時速度方向水平。
解答:
1. 斜面光滑時,小球在重力作用下做自由落體運動,根據動量守恒定律,有:
mvt = mgt
解得:$vt = gt$
2. 摩擦力作用下,小球受到的滑動摩擦力為:$f = \mu mg$
根據動量守恒定律,有:
mvt = (m - fL)v' + fL
解得:$vt = \sqrt{2gH - \mu gL}$
3. 恒力$F$作用下,小球受到的合力為:$F - mg\sin\theta - f\cos\theta$
其中$\theta$為斜面的傾角。根據動量守恒定律,有:
mvt = (m + Ft)v' + FtL
解得:$vt = \sqrt{2gH - \frac{Ft}{m} + \frac{Ft^{2}}{m} - \mu gL}$
4. 恒力$F$和摩擦力$f$作用下,小球受到的合力為:$(F - f\cos\theta) - mg\sin\theta - f\cos\theta$
根據動量守恒定律,有:
mvt = (m + Ft)v' + (Ft - fL)v''
解得:$vt = \sqrt{2gH - \frac{Ft}{m} + \frac{Ft^{2}}{m} - \mu gL} + \sqrt{\frac{fL}{m} + \frac{f^{2}L^{2}}{m(Ft - fL)}}$