②近似守恒:系统受到的合力不为零,但当内力远大于外力时,系统的动量可近似看成守恒. ③分方向守恒:系统在某个方向上所受合力为零时,系统在该方向上动量守恒. (4)动量守恒定律的表达式
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
或Δp1=-Δp2.
3.讲典例
案例1.(多选)如图,水平光滑地面上停放着一质量为M的小车,其左侧有半径为R的四分之一光滑圆弧轨道AB,轨道最低点B与长为L的水平轨道BC相切,整个轨道处于同一竖直平面内。将质量为m的物块(可视为质点)从A点无初速释放,物块沿轨道滑行至轨道末端C处恰好没有滑出,设重力加速度为g,空气阻力可怎略不计。关于物块从A位置运动至C位置的过程中,下列说法正确的( )
A.小车和物块构成的系统动量守恒
B.摩擦力对物块和轨道所做的功的代数和为-mgR C.小车在全过程中运动的最大位移为
D.小车运动过程中的最大速度为【答案】 BD 【解析】 【分析】
系统所受合外力为零时,系统动量守恒;
由动能定理或机械能守恒定律求出物块滑到B点时的速度,然后由动量守恒定律求出物块与小车的共同速度,即为最大速度。 【详解】
D项:当A物块运动到B点时,小车的速度最大,由水平方向动量守恒得:
,由机械能守恒得:
,联立解得:
故应选:BD。 【点睛】
,故D正确。
动量守恒条件是:系统所受合外力为零,对物体受力分析,判断系统动量是否守恒;熟练应用动量守恒定律、动能定律、能量守恒定律即可正确解题。
【趁热打铁】水平面上有质量相等的a、b两个物体,水平推力F1、F2分别作用在a、b 。一段时间后撤去推力,物体继续运动一段距离后停下。两物体的v﹣t图线如图所示,图中AB∥CD。则整个过程中( )
A.水平推力F1、F2大小可能相等 B.a的平均速度大于b的平均速度
C.合外力对 a 物体的冲量大于合外力对 b 物体的冲量 D.摩擦力对 a 物体做的功小于摩擦力对 b 物体做的功 【答案】 D 【解析】 【详解】
案例2.(多选)一粒钢珠从静止开始自由下落,然后陷入泥潭中,若把在空中的下落过程称为Ⅰ(空气阻力不计),进入泥潭直到停住的过程称为Ⅱ,则 A.过程Ⅰ中钢珠动量的改变量等于重力的冲量;
B.过程Ⅱ中阻力的冲量的大小等于过程Ⅰ中重力的冲量的大小;
C.过程Ⅱ中钢珠克服阻力所做的功等于过程Ⅰ与过程Ⅱ中钢珠所减少的重力势能之和; D.过程Ⅱ中损失的机械能等于过程Ⅰ中钢珠所增加的动能。 【答案】 AC 【解析】 【分析】
根据动量定理分析动量的改变量与冲量的关系,过程Ⅰ中钢珠只受到重力,钢珠动量的改变量等于重力的冲量,过程Ⅱ中,钢珠受到重力和阻力,动量的改变量不等于零,合力的冲量不等于零,对于整个过程研究,根据动能定理分析克服阻力所做的功与重力做功的关系,重力做功多少,钢珠的重力势能就减小多少,根据能量守恒定律判断过程Ⅱ中损失的机械能与过程Ⅰ中钢珠所增加的动能的关系; 【详解】
A、在过程Ⅰ中,钢珠仅受重力,根据动量定理知,钢珠动量的变化等于重力的冲量,故A正确; B、对全过程运用动量定理知,动量的变化量为零,全过程总的重力的冲量和阻力的冲量大小相等,方向相反,故B错误;
C、对全过程运用动能定理知,
即等于整个过程中重力势能的减小量,故C正确;
D、根据功能关系知,过程Ⅱ中损失的机械能等于克服阻力做功,等于整个过程中重力做功的大小,大于过
,可知克服阻力做功等于整个过程中重力做功的大小,
程I中增加的动能,故D错误。 【点睛】
本题一要灵活选择研究的过程,二是运用动量定理研究冲量,运用动能定理研究动能的改变量是常用的思路。
【趁热打铁】(多选)如图所示,质量为 m 的物体放在光滑的水平面上,现有一与水平方向成θ角的恒力 F 作用于物体上,恒力 F在物体上作用了一段时间(作用过程中物体始终未离开水平面),则在此过程中
A.力 F对物体做的功大于物体动能的变化 B.力 F对物体做的功等于物体动能的变化 C.力 F对物体的冲量大小大于物体动量变化的大小 D.力 F对物体的冲量等于物体动量的变化 【答案】 BC 【解析】 【详解】
【点睛】
本题关键理解和掌握动能定理和动量定理,明确总功是动能变化量度,总冲量是动量变化量度.
4.讲方法
(1)动量守恒定律的特点:
①矢量性:表达式中涉及的都是矢量,需要首先选取正方向,分清各物体初、末动量的正、负。 ②瞬时性:动量是状态量,动量守恒指对应每一时刻的总动量都和初时刻的总动量相等。不同时刻的动量 不能相加。