運用動量守恒時應注意四種情況下用:1、系統根本不受外力作用。2、系統所受合外力為零。3.系統受的外力遠比內力小,且作用時間很短,可忽略,如爆炸.4.系統在某個方向上所受合外力為零,則在該方向上動量守恒。
一、動量守恒定律
1.定律內容:一個系統不受外力或所受外力之和為零,這個系統的總動量保持不變,這個結論叫做動量守恒定律.
說明:(1)動量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一,它既適用于宏觀物體,也適用于微觀粒子;既適用于低速運動物體,也適用于高速運動物體,它是一個實驗規律,也可用牛頓第三定律和動量定理推導出來.
(2)相互間有作用力的物體系稱為系統,系統內的物體可以是兩個、三個或者更多,解決實際問題時要根據需要和求解問題的方便程度,合理地選擇系統.
2.動量守恒定律的適用條件
系統不受外力或系統所受外力的合力為零,或內力遠大于外力.
3.動量守恒的數學表述形式:
(1)p=p′即系統相互作用開始時的總動量等于相互作用結束時(或某一中間狀態時)的總動量.
(2)Δp=0即系統的總動量的變化為零.若所研究的系統由兩個物體組成,則可表述為:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′(等式兩邊均為矢量和)
(3)Δp1=-Δp2
即若系統由兩個物體組成,則兩個物體的動量變化大小相等,方向相反,此處要注意動量變化的矢量性.在兩物體相互作用的過程中,也可能兩物體的動量都增大,也可能都減小,但其矢量和不變.
二、碰撞
1.碰撞是指物體間相互作用時間極短,而相互作用力很大的現象.
在碰撞過程中,系統內物體相互作用的內力一般遠大于外力,故碰撞中的動量守恒,按碰撞前后物體的動量是否在一條直線區分,有正碰和斜碰,中學物理只研究正碰(正碰即兩物體質心的連線與碰撞前后的速度都在同一直線上).
2.按碰撞過程中動能的損失情況區分,碰撞可分為二種:
a.彈性碰撞:碰撞前后系統的總動能不變,對兩個物體組成的系統滿足:
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
1/2m1v12+1/2m2v22=1/2m1v1′2+1/2m2v2′2(動能守恒)
兩式聯立可得:
v1′=[(m1-m2) v1+2m2v2]/( m1+m2)=(m1-m2)v1/(m1+m2)
v2′=[(m2-m1) v2+2m1v1]/( m1+m2)=2m1v1/(m1+m2)
·若m1>>m2,即第一個物體的質量比第二個物體大得多
這時m1-m2≈m1,m1+m2≈m1.則有v1'=-v1 v2'=0
·若m1<