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1、第7點 解決多物體問題的三點提示
對于三個或三個以上的物體組成的系統(tǒng)往往要根據(jù)作用過程中動量守恒的不同階段,建立多個動量守恒方程,或將系統(tǒng)內的物體按作用的關系分成幾個小系統(tǒng),分別建立動量守恒方程.
求解這類問題時應注意以下三點:
(1)正確分析作用過程中各物體狀態(tài)的變化情況,建立運動模型;
(2)分清作用過程中的不同階段,并按作用關系將系統(tǒng)內物體分成幾個小系統(tǒng).
(3)對不同階段、不同的小系統(tǒng)準確選取初、末狀態(tài),分別列動量守恒方程.
對點例題 兩只小船質量分別為m1=500 kg,m2=1 000 kg,
圖1
它們平行逆向航行,航線鄰近,當它們頭尾相齊時,由每一
2、只船上各投質量m=50 kg的麻袋到對面的船上,如圖1所示,結果載重較輕的一只船停了下來,另一只船則以v=8.5 m/s的速度沿原方向航行,若水的阻力不計,則在交換麻袋前兩只船的速率v1=________,v2=________.
解題指導 以載重較輕的船的速度v1為正方向,選取載重較輕的船和從載重較重的船投過去的麻袋組成的系統(tǒng)為研究對象,如題圖所示,根據(jù)動量守恒定律有
(m1-m)v1-mv2=0
即450v1-50v2=0①
選取載重較重的船和從載重較輕的船投過去的麻袋組成的系統(tǒng)為研究對象,根據(jù)動量守恒定律有
mv1-(m2-m)v2=-m2v
即50v1-950v2=-1 0
3、00×8.5②
選取兩船、兩個麻袋組成的系統(tǒng)為研究對象有
m1v1-m2v2=-m2v
即500v1-1 000v2=-1 000×8.5③
聯(lián)立①②③式中的任意兩式解得
v1=1 m/s,v2=9 m/s
答案 1 m/s 9 m/s
方法點評 應用動量守恒定律解這類由多個物體構成系統(tǒng)的問題的關鍵是合理選取研究對象,有時選取某部分物體為研究對象,有時選取全部物體為研究對象.
如圖2所示,在光滑的水平面上有兩個并排放置的木塊A和B,已知mA=0.5 kg,mB=0.3 kg,有一質量為m=80 g的小銅塊C以vC=25 m/s的水平初速度開始在A表面上滑動,由于C與A、B
4、間有摩擦,最后停在B上,B和C以v=2.5 m/s的速度共同前進,求:
圖2
(1)木塊A最終的速度;
(2)木塊C在剛離開A時的速度.
答案 (1)2.1 m/s (2)4 m/s
解析 (1)以A、B、C三個物體組成的系統(tǒng)為研究對象,系統(tǒng)受到的合外力為零,所以動量守恒.C剛滑上A時,系統(tǒng)的總動量就是C所具有的動量p=mvC.作用后,B、C一起運動時,設這時A的速度為vA,那么系統(tǒng)的總動量
p′=mAvA+(mB+m)v
根據(jù)動量守恒定律有mvC=mAvA+(mB+m)v
所以vA=
= m/s
=2.1 m/s
(2)以A、B、C三個物體組成的系統(tǒng)為研究對象,以C剛滑上A時為初時刻,C剛滑上B前瞬間為末時刻,則系統(tǒng)的初動量p1=mvC,設剛離開A時C的速度為vC′,則系統(tǒng)的末動量p″=mvC′+(mA+mB)vA.
根據(jù)動量守恒定律有mvC=mvC′+(mA+mB)vA
得vC′==vC-vA
=(25-×2.1) m/s
=4 m/s