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动量守恒定律的适用条件
(1)系统不受外力或系统所受外力之和为零.
(2)系统所受的外力之和虽不为零,但比系统内力小得多,如碰撞问题中的摩擦力,爆炸过程中的重力等外力,这些外力相比相互作用的内力来小得多,可以忽略不计.
(3)系统所受的合外力不为零,但系统在某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零,或外力远小于内力,则系统在该方向上动量守恒.
性质
(1)系统性:运用动量守恒定律解题时一定要确定清楚研究哪些相互作用的物体构成的系统.
(2)矢量性:动量守恒定律的表达式是矢量式,在满足动量守恒条件的情况下,系统的总动量的大小和方向都不变.对于同一直线上的动量守恒问题一般可以先规定正方向,往往以总动量的方向为正方向,引入正负号,要特别注意表示动量方向的正负号.
(3)相对性:动量的大小和方向与参考系的选择有关.应用动量守恒定律列方程时,应该注意各物体的速度必须是相对同一惯性参考系的速度,一般以地面为参考系.
(4)同时性:系统内物体在相互作用的过程中,系统在任一瞬间的动量矢量和都保持不变,相互作用前动量表达式中的速度应该是作用前同一时刻的瞬时速度,相互作用后动量表达式中的速度是作用后同一时刻的瞬时速度.
应用动量守恒定律的一般步骤
(1)分析题意,明确研究对象.
(2)受力分析,判断动量是否守恒.
(3)明确相互作用的过程,写出初末状态的动量表达式.
(4)建立动量守恒方程,代入已知量求解.
类型一:变力冲量问题
例1物体A和B用轻绳相连接,挂在轻弹簧下静止不动,如图(a)所示.A的质量为m,B的质量为M.当连接A、B的绳突然断开后,物体A上升经某一位置时的速度大小为v.这时,物体B的下落速度大小为u,如图b所示.在这段时间里,弹簧的弹力对物体A的冲量为
A. mv B.mv-Mu
C.mv+Mu D.mv+mu
解析: 由题意可知,虽然整个过程所用的时间可以直接求出,但弹簧的弹力是一变力,要求它的冲量只能用动量定理来计算.以物体A为研究对象,取竖直向上为正方向,根据动量定理有:
(F-mg)t=mv ①