动量守恒的条件表述高中物理复习知识点
物理学是研究物质最一般的运动规律和物质基本结构的学科。下面是小编整理的动量守恒的条件表述高中物理复习知识点,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。
动量守恒的条件表述高中物理复习知识点1
所谓动量守恒,意指动量保持恒定。考虑到动量改变的原因是合外力的冲所致,所以动量守恒条件的直接表述似乎应该是合外力的冲量为O 。但在动量守恒定律的实际表述中,其动量守恒条件却是合外力为。究其原因,实际上可以从如下两个方面予以解释。
( 1 ) 条件表述应该针对过程
考虑到冲量是力对时间的累积,而合外力的冲量为O 的相应条件可以有三种不同的情况与之对应:第一,合外力为O 而时间不为O ;第二,合外力不为0 而时间为。;第三,合外力与时间均为。显然,对应于后两种情况下的相应表述没有任何实际意义,因为在时间为。的相应条件下讨论动量守恒,实际上就相当于做出了一个毫无价值的无效判断― 此时的动量等于此时的动量。这就是说:既然动量守恒定律针对的是系统经历某一过程而在特定条件下动量保持恒定,那么相应的条件就应该针对过程进行表述,就应该回避合外力的冲量为O 的相应表述中所包含的那两种使过程退缩为状态的无价值状况
( 2 ) 条件表述须精细到状态
考虑到冲量是过程量,而作为过程量的合外力的冲量即使为。,也不能保证系统的动量在某一过程中始终保持恒定。因为完全可能出现如下状况,即:在某一过程中的前一阶段,系统的动量发生了变化;而在该过程中的后一阶段,系统的动量又发生了相应于前一阶段变化的逆变化而恰好恢复到初状态下的动量。对应于这样的过程,系统在相应过程中合外力的冲量确实为O ,但却不能保证系统动量在过程中保持恒定,充其量也只是保证了系统在过程的始末状态下的动量相同而已,这就是说:既然动量守恒定律针对的是系统经历某一过程而在特定条件下动量保持恒定,那么相应的条件就应该在针对过程进行表述的同时精细到过程的每一个状态,就应该回避合外力的冲量为。的相应表述只能够控制过程而无法约束状态
弹性正碰的定量研究
弹性正碰的碰撞结果
质量为跳,和m :的小球分别以vl 。和跳。的速度发生弹性正碰,设碰后两球的速度分别为二,和二2 ,则根据碰撞过程中动量守恒和弹性碰撞过程中系统始末动能相等的相应规律依次可得。
碰撞结果的表述结构
作为碰撞结果,碰后两个小球的速度表达式在结构上具备了如下特征,即:若把任意一个小球的碰后速度表达式中的下标作1 与2 之间的代换,则必将得到另一个小球的碰后速度表达式。碰撞结构在表述结构上所具备的上述特征,其缘由当追溯到弹性正碰所遵循的规律表达的结构特征:在碰撞过程动量守恒和碰撞始末动能相等的两个方程中,若针对下标作1 与2 之间的代换,则方程不变。
动量与动能的切入点
动量和动能都是从动力学角度描述机械运动状态的参量,若在其间作细致的比对和深人的剖析,则区别是显然的:动量决定着物体克服相同阻力还能够运动多久,动能决定着物体克服相同阻力还能够运动多远;动量是以机械运动量化机械运动,动能则是以机械运动与其他运动的关系量化机械运动。
动量守恒的条件表述高中物理复习知识点2
一、动量
1、动量:运动物体的质量和速度的乘积叫做动量.P=mv
是矢量,方向与速度方向相同;动量的合成与分解,按平行四边形法则、三角形法则.是状态量;
通常说物体的动量是指运动物体某一时刻的动量(状态量),计算物体此时的动量应取这一时刻的瞬时速度。
是相对量;物体的动量亦与参照物的选取有关,常情况下,指相对地面的动量。单位是kg?m/s;
2、动量和动能的区别和联系
① 动量的大小与速度大小成正比,动能的大小与速度的大小平方成正比。即动量相同而质量不同的物体,
其动能不同;动能相同而质量不同的物体其动量不同。
② 动量是矢量,而动能是标量。因此,物体的动量变化时,其动能不一定变化;而物体的动能变化时,其动量一定变化。
③ 因动量是矢量,故引起动量变化的原因也是矢量,即物体受到外力的冲量;动能是标量,
引起动能变化的原因亦是标量,即外力对物体做功。
④ 动量和动能都与物体的质量和速度有关,两者从不同的角度描述了运动物体的特性,且二者大小间存在关系式:P2=2mEk
3、动量的变化及其计算方法
动量的变化是指物体末态的动量减去初态的动量,是矢量,对应于某一过程(或某一段时间),是一个非常重要的物理量,其计算方法:
(1)ΔP=Pt一P0,主要计算P0、Pt在一条直线上的情况。
(2)利用动量定理 ΔP=F?t,通常用来解决P0、Pt;不在一条直线上或F为恒力的情况。
二、冲量
1、冲量:力和力的作用时间的乘积叫做该力的冲量.
是矢量,如果在力的作用时间内,力的方向不变,则力的方向就是冲量的方向;冲量的'合成与分解,按平行四边形法则与三角形法则.冲量不仅由力的决定,还由力的作用时间决定。而力和时间都跟参照物的选择无关,所以力的冲量也与参照物的选择无关。单位是N?s;
2、冲量的计算方法
(1)I= F?t.采用定义式直接计算、主要解决恒力的冲量计算问题。I=Ft
(2)利用动量定理 Ft=ΔP.主要解决变力的冲量计算问题,但要注意上式中F为合外力(或某一方向上的合外力)。
三、动量定理
1、动量定理:物体受到合外力的冲量等于物体动量的变化.Ft=mv/一mv或 Ft=p/-p;
该定理由牛顿第二定律推导出来:(质点m在短时间Δt内受合力为F合,合力的冲量是F合Δt;质点的初、未动量是 mv0、mvt,动量的变化量是ΔP=Δ(mv)=mvt-mv0.根据动量定理得:F合=Δ(mv)/Δt)
2.单位:N?S与kgm/s统一:lkgm/s=1kgm/s2?s=N?s;
3.理解:(1)上式中F为研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力。
(2)动量定理中的冲量和动量都是矢量。定理的表达式为一矢量式,等号的两边不但大小相同,而且方向相同,在高中阶段,动量定理的应用只限于一维的情况。这时可规定一个正方向,注意力和速度的正负,这样就把矢量运算转化为代数运算。
(3)动量定理的研究对象一般是单个质点。求变力的冲量时,可借助动量定理求,不可直接用冲量定义式.
四、动量守恒定律
内容:相互作用的物体系统,如果不受外力,或它们所受的外力之和为零,它们的总动量保持不变。即作用前的总动量与作用后的总动量相等.(研究对象:相互作用的两个物体或多个物体所组成的系统)
动量守恒定律适用的条件
守恒条件:①系统不受外力作用。 (理想化条件)
②系统受外力作用,但合外力为零。
③系统受外力作用,合外力也不为零,但合外力远小于物体间的相互作用力。
④系统在某一个方向的合外力为零,在这个方向的动量守恒。
⑤全过程的某一阶段系统受合外力为零,该阶段系统动量守恒,
即:原来连在一起的系统匀速或静止(受合外力为零),分开后整体在某阶段受合外力仍为零,可用动量守恒。
例:火车在某一恒定牵引力作用下拖着拖车匀速前进,拖车在脱勾后至停止运动前的过程中(受合外力为零)动量守恒
常见的表达式
不同的表达式及含义(各种表达式的中文含义):
P=P′ 或 P1+P2=P1′+P2′或 m1V1+m2V2=m1V1′+m2V2′
(其中p/、p分别表示系统的末动量和初动量,系统相互作用前的总动量P等于相互作用后的总动量P′)
ΔP=0 (系统总动量变化为0,或系统总动量的增量等于零。)
Δp1=-Δp2,(其中Δp1、Δp2分别表示系统内两个物体初、末动量的变化量,表示两个物体组成的系统,各自动量的增量大小相等、方向相反)。
如果相互作用的系统由两个物体构成,动量守恒的实际应用中具体来说有以下几种形式
A、m1vl+m2v2=m1v/l+m2v/2,各个动量必须相对同一个参照物,适用于作用前后都运动的两个物体组成的系统。
B、0= m1vl+m2v2,适用于原来静止的两个物体组成的系统。
C、m1vl+m2v2=(m1+m2)v,适用于两物体作用后结合在一起或具有共同的速度。
原来以动量(P)运动的物体,若其获得大小相等、方向相反的动量(-P),是导致物体静止或反向运动的临界条件。即:P+(-P)=0
4。 爆炸现象的三个规律
(1)动量守恒:由于爆炸是在极短的时间内完成的,爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力,所以在爆炸过程中,系统的总动量守恒。
(2)动能增加:在爆炸过程中,由于有其他形式的能量(如化学能)转化为动能,所以爆炸前后系统的总动能增加。
(3)位置不变:爆炸和碰撞的时间极短,因而作用过程中,物体产生的位移很小,一般可忽略不计,可以认为爆炸或碰撞后仍然从爆炸或碰撞前的位置以新的动量开始运动。
动量守恒的条件表述高中物理复习知识点3
全面理解动量守恒定律
定义:如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零,那么这个系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律。动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一,它既适用于宏观物体,也适用于微观粒子;既适用于低速运动物体,也适用于高速运动物体。
动量守恒定律的适用条件:
(1)系统不受外力或系统所受的外力的合力为零。
(2)系统所受外力的合力虽不为零,但比系统内力小得多。
(3)系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分力为零,则在该方向上系统的总动量保持不变??分动量守恒。
注意:
(1)区分内力和外力。
碰撞时两个物体之间一定有相互作用力,由于这两个物体是属于同一个系统的,它们之间的力叫做内力;系统以外的物体施加的,叫做外力。
(2)在总动量一定的情况下,每个物体的动量可以发生很大变化。
例如:静止的两辆小车用细线相连,中间有一个压缩的弹簧。烧断细线后,由于弹力的作用,两辆小车分别向左右运动,它们都获得了动量,但动量的矢量和为零。
动量守恒的数学表述形式:
(1)p=p′
即系统相互作用开始时的总动量等于相互作用结束时(或某一中间状态时)的总动量。
(2)Δp=0
即系统的总动量的变化为零。若所研究的系统由两个物体组成,则可表述为:
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′ (等式两边均为矢量和)
(3)Δp1=—Δp2
即若系统由两个物体组成,则两个物体的动量变化大小相等,方向相反,此处要注意动量变化的矢量性。在两物体相互作用的过程中,也可能两物体的动量都增大,也可能都减小,但其矢量和不变。
动量定理与动能定理的区别:
动量定理Ft=mv2—mv1反映了力对时间的累积效应,是力在时间上的积累。为矢量,既有大小又有方向。 动能定理Fs=1/2mv2—1/2mv02反映了力对空间的累积效应,是力在空间上的积累。为标量,只有大小没有方向。
系统内力只改变系统内各物体的运动状态,不能改变整个系统的运动状态,只有外力才能改变整个系统的运动状态,所以,系统不受或所受外力为0时,系统总动量保持不变。
爆炸与碰撞的比较:
(1)爆炸,碰撞类问题的共同特点是物体的相互作用突然发生,相互作用的力为变力,作用时间很短,作用力很大,且远大于系统所受的外力,故可用动量守恒定律处理。
(2)在爆炸过程中,有其他形式的能转化为动能,系统的动能在爆炸后可能增加;在碰撞过程中,系统总动能不可能增加,一般有所减少转化为内能。
(3)由于爆炸,碰撞类问题作用时间很短,作用过程中物体的位移很小,一般可忽略不计,可以把作用过程作为一个理想化过程简化处理,即作用后还从作用前的瞬间的位置以新的动量开始运动。
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