在高三物理中,判斷動量守恒主要有以下幾種情況:
1. 系統不受外力或系統受外力的合力為零,系統內物體之間的相互作用力遠小于系統內物體間的萬有引力時,系統的總動量守恒。
2. 在碰撞過程中,兩個相接觸的物體在相互作用的過程中,除發生相互作用力之外,沒有其他外力的作用。這種情況下,碰撞過程中的動量守恒。
3. 完全彈性碰撞中,碰撞前后物體動量在方向上的矢量和為零,即系統的總動量守恒。
4. 在爆炸過程中,系統在相互作用過程中動量守恒。
5. 在爆炸過程中,若系統不受外力作用,則系統的總動量保持不變。
以上就是一些主要的動量守恒判斷依據,但具體情況還需要根據具體物理過程進行具體分析。
題目:一個質量為 m 的小球,在光滑的水平桌面上以初速度 v0 撞向靜止的木塊,木塊與桌面間的摩擦系數為 μ。請判斷并解釋該碰撞過程中,是否滿足動量守恒定律。
分析:
1. 小球與木塊組成的系統在碰撞過程中所受的外力之和為零,滿足動量守恒的條件。
2. 由于桌面光滑,小球在碰撞過程中不受摩擦力影響,而木塊在受到摩擦力作用下會發生一定的位移,但這個位移遠小于小球碰后發生的位移,因此可以忽略不計。
解答:
根據上面的分析,我們可以得出該碰撞過程滿足動量守恒定律。
設碰撞后小球的速度為 v1,木塊的速度為 v2,由于碰撞過程系統不受外力,所以系統的總動量 P 不變,即:
P = m v0
P = m v1 + mv2
由于碰撞過程中系統內力遠大于外力,所以系統的總動能 EK 也不變,即:
EK = 0
以上兩個方程聯立可得:
v1 = - v0
v2 = v0
即碰撞后小球反向運動,而木塊仍然靜止。這個過程滿足動量守恒定律。
例題解析:
這個例題中,小球與木塊組成的系統在碰撞過程中不受外力影響,且內力遠大于外力,因此系統的總動量 P 不變。同時,由于內力的作用,系統的總動能 EK 也保持不變。因此,這個過程滿足動量守恒定律。
解題關鍵:
判斷一個物理過程是否滿足動量守恒定律的關鍵是看系統是否受到外力的作用,或者所受的外力之和是否為零。同時,內力的作用也是影響動量守恒的重要因素。在解題過程中,要注意分析系統所受的外力和內力,以及它們的相互作用情況。