运用动量守恒定律分析和解决碰撞问题,是高考中的一个重点,也是学生不容易掌握的一个难点知识。这方面知识在高考考察中主要有两类题型,一种是综合题目,综合考察学生的理解和分析计算能力,另一种是定性的分析,这类题目一般是以选择题的形式出现,它的计算量不大,在分析这类问题时,我们一般要从下三个方面进行把握:1、系统的动量是否守恒,2、系统的动能不能增加(爆炸和反冲除外),3、是否符合实际情况。
例1、质量相等的两个小球A、B,在光滑的水平面上沿同一直线向同一方向运动,A的初动量为7Kg?m/s,B的初动量为5Kg?m/s,当A追上B球发生碰撞后,A、B两球的动量可能为( )
A、PA=6Kg?m/s PB=6Kg?m/s
B、PA=3Kg?m/s PB=9Kg?m/s
B、PA=-2Kg?m/s PB=14Kg?m/s
D、PA=-4Kg?m/s PB=10Kg?m/s
分析如下:首先由动量守恒定律得到:碰后两球的动量之和应为12Kg ?m/s,答案D被删去,设两球质量均为m,再由E=P2/m得碰前两球的动能之和为84/2m,而B、C选项两小球的动能之和分别为90/2m,148/2m,故只有答案A正确。此题中只涉及到了动量守恒和能量关系。
例2、如图所示,在光滑的水平面上有大小相同的两个小球A、B在同一直线上运动,两球的质量关系为mB=2mA,规定向右为正方向,A、B两球的动量均为6Kg?m/s,运动中两球发生碰撞,碰撞后A球的动量增量为-4Kg?m/s,则( )
A、 左方是A球,碰后A、B两球的速度大小之比为2:5
B、 左方是A球,碰后A、B两球的速度大小之比为1:10
C、 右方是A球,碰后A、B两球的速度大小之比为2:5
D、 右方是A球,碰后A、B两球的速度大小之比为1:10
A B
分析:由题意可知,碰撞前两个小球的速度均向右,由日常生活经验可知碰后右方小球的速度一定会增加,题中条件是A球的动量减少,所以左方是A球,删去答案C、D,再由动量守恒可得:碰撞后A球的动量为2Kg?m/s,B球的动量应为10K?m/s,由v=P/m可计算出答案A正确。例3、如图所示:A、B两球在光滑的水平面上沿同一直线,向同一方向运动,A球的动量为PA=5Kg?m/s,B球的动量为PB=7Kg?m/s,当A追上B球发生碰撞后B球的动量大小变为PB=10Kg?m/s,则两球的质量关系可能是( )
A B
A、mB=mA B、mB=2mAC、mB=4mA D、mB=6mA
分析:先由动量守恒可得,碰后A的动量为PA=2Kg?m/s。在碰前A追上B,则一定有vA>vB,即PA/mA>PB/mB,可以得到mB>1.4mA,故答案A被排除,再由碰撞中系统动能不能增加,应有P2A/2mA+P2B/mB≥P2A'/2mA+P2B'/mB,解不等式可以得到mB≥17mA/7,答案B被排除,此时我们还要考虑到碰撞后必有vA≥vB,否则二者的碰撞不会结束,即必有PA'/mA≥PB'/mB,代入数据可得mB≤5mA故答案只有C正确。
综上所述,在分析这类问题时,只要我们从以上三个方面进行把握,类似的问题就不难解决,动量守恒定律和能量关系是从课本上学习到的知识,对于是否符合实际情况的分析,则要求学生在日常生活中要细心观察,建立起关于碰撞过程的动态模型,并具有一定的逻辑推理能力。
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