判斷動(dòng)量守恒的方法有以下幾種:
1. 對(duì)系統(tǒng)外力為零且內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí)適用。如碰撞問(wèn)題,在碰撞過(guò)程中,無(wú)機(jī)械能損失,即動(dòng)能不增加,滿足動(dòng)量守恒。
2. 在同一條直線上的幾個(gè)物體組成的系統(tǒng),在某一方向上所受的合外力為零時(shí),系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒。
3. 在相互作用的物體間不涉及內(nèi)力且無(wú)其他外力時(shí)系統(tǒng)動(dòng)量守恒。
以下是一個(gè)動(dòng)量守恒的例題:
例:一個(gè)質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為M的平板車(chē)上,車(chē)與人的摩擦不計(jì)。開(kāi)始時(shí)車(chē)與人均靜止。某時(shí)刻人以水平速度v從車(chē)的一端水平跳出后,在車(chē)上留下水平方向的位移Δx。求人對(duì)車(chē)的作用力的大小。
【分析】
人跳出車(chē)后,在水平方向受到車(chē)的阻力,根據(jù)動(dòng)量守恒定律求解即可。
【解答】
選取人和車(chē)組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,以人的水平速度方向?yàn)檎较?,由?dòng)量守恒定律得:mv = (m + M)v′,
其中v′的方向與人跳出的方向相同。
由題意可知:s = vΔt,則人與車(chē)在水平方向受到的阻力大小相等,設(shè)人對(duì)車(chē)的作用力大小為F,則:Ft = (m + M)v′ - mv,
解得:F = \frac{mv}{M + m}\Delta x。
通過(guò)以上例題可以加深對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解和應(yīng)用。
判斷動(dòng)量守恒的方法主要有兩種:一種是直接使用動(dòng)量守恒定律,另一種是通過(guò)能量守恒來(lái)間接判斷動(dòng)量是否守恒。
假設(shè)有一個(gè)光滑水平面上放著一個(gè)木塊,木塊的質(zhì)量為M,一個(gè)質(zhì)量為m的小球以速度v向木塊沖去,與木塊發(fā)生碰撞。小球和木塊在碰撞后立即恢復(fù)到原來(lái)的速度,那么動(dòng)量是否守恒?
分析:
1. 小球和木塊在碰撞過(guò)程中沒(méi)有受到外力作用,因此根據(jù)動(dòng)量守恒定律,它們的總動(dòng)量在碰撞前后保持不變。
2. 由于小球和木塊在碰撞后立即恢復(fù)到原來(lái)的速度,說(shuō)明碰撞過(guò)程中沒(méi)有能量的損失。因此,可以通過(guò)能量守恒來(lái)判斷動(dòng)量是否守恒。
解:
根據(jù)能量守恒,小球和木塊的總動(dòng)能沒(méi)有變化,即:
(M+m)v^2/2 = mv^2/2
由于總動(dòng)能沒(méi)有變化,說(shuō)明小球和木塊的動(dòng)量在碰撞前后保持不變,因此動(dòng)量是守恒的。
總結(jié):
這個(gè)例題通過(guò)能量守恒間接判斷了動(dòng)量的守恒性,如果能量不守恒,那么動(dòng)量一定不守恒。在實(shí)際應(yīng)用中,可以根據(jù)具體情況選擇合適的方法來(lái)判斷動(dòng)量的守恒性。