高中物理人教大纲版第二册：8.3 动量守恒定律（备课资料）.docVIP

备课资料 一、使用动量守恒定律时应特别注意 1.研究对象的完备性：在选择研究对象时，既不能把参与作用的物体漏掉不考虑，也不能把不参与作用的物体硬拉进系统． 2.研究对象选择的灵活性：在复杂的问题中．研究对象(系统)可能是由多个物体组成．既 可能整个大系统在全过程动量守恒。也可能某几个物体组成的小系统在某个小过程动量守恒,这就要求解题时要放眼全局。灵活地选择研究对象，建立动量守恒方程． 3.物理过程的复杂性与阶段性：与动量守恒定律相关的问题，物理过程往往变化多端，纷繁复杂，但多变的复杂的物理过程又常常具有阶段性特征．过程的各个阶段相对总过程来说,问题通常要简单得多．因此，要善于把复杂的物理过程划分成若干阶段来研究，从而使复杂问题简化． 二、动量守恒定律针对什么样的参考系 有这样一道题： 一名质量为80 kg的宇航员，到宇宙飞船外面去做实验，他相对于宇宙飞船是静止的．实验结束后.他把背着的一只质量为10 kg的空氧气筒，以相对于宇宙飞船2.O m／s的速度扔掉．求宇航员由此得到的速度． 解：取空氧气筒的运动方向为正方向，则u1-2.O m／s．根据动量守恒定律有 m1v1－m2v2=0 v2= 即宇航员得到的速度大小为O.25 m／s，方向跟空氧气简的运动方向相反． 显然这是以宇宙飞船为参考系的．我们知道宇宙飞船并非静止。而是处于匀速圆周运动状态，此参考系属于非惯性参考系．是否动量守恒适合任意参考系呢? 实际上只有相对于惯性参考系，系统的动量才守恒． 例：在火车上光滑的桌面上放一小球．当火车突然加速。球运动起来了．可见在合外力为0时．球加速运动，系统动量增加了．(选火车为参考系) 由此可见．应用动量守恒解题，要选择惯性参考系。 前面谈到的题目。由于宇航员与氧气筒作用时间很短。宇宙飞船速度变化不大．可近似视为惯性系，另外由于万有引力与运动方向垂直，可认为系统在运动方向所受合外力为O，所以动量可近似守恒。 三、动量守恒定律的一个重要结论及应用 牛顿运动定律告诉我们：一个物体所受合外力为0，则其质心(即质量中心)就保持静止或匀速直线运动状态，由此可推广到物体系统上去，一个系统所受合外力为0，尽管其内力发生相互作用，各物体运动状态不同，但系统的质心应保持静止或匀速直线运动状态不变。 当一个系统受到合外力为0时，系统的总动量守恒，系统质心的速度将保持不变，若系统在某一方向受到的合外力为0，则系统在该方向上的动量守恒，系统的质心在这一方向上的速度不变．这是关于动量守恒的一个重要结论，用这一结论去解决某些问题，会显得十分简便． [例1]如图所示，光滑的木板AB水平放置，左端用一光滑铰链固定在墙上，右端用一轻绳挂在天花板上，板上放着木块M和m，M和m之间用轻弹簧相连。开始，弹簧被压缩，M和m之间用细线拉住，并处于静止状态．细线剪断后，M和m在板上来回振动，问细线OB的拉力将如何变化? 解析：M和m组成的系统满足动量守恒条件，因为系统原来处于静止状态，质心速度为O，虽然后来M和m都做来回振动，但系统的质心速度仍然为O，质心位置不变,故M和m对木板的作用力所产生的对A点的总力矩不变，所以细线OB的拉力也不会变化。 [例2]如图所示表示质量为M的密闭气缸置于光滑水平面上，缸内设一隔板P，隔板右面是真空，隔板左面是质量为m的高压气体,若将隔板突然抽去，则气缸将怎样运动? 解析：抽去隔板前后，系统所受合外力皆为0,因此系统质心位置始终保持不变．抽去隔板以后，气体向右扩散，气体质心右移，为保持系统的质心位置不变。气缸质心必左移，当整个气缸充满了气体而停止扩散时，气缸也就停止了向左的移动而静止。