動(dòng)量守恒的概念
動(dòng)量守恒是物理學(xué)中的一個(gè)基本原理,它描述了在沒(méi)有外力作用或外力相互抵消的情況下,一個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。這一原理在許多物理現(xiàn)象中都有體現(xiàn),對(duì)于理解物體運(yùn)動(dòng)和相互作用具有重要意義。
1.什么是守恒?
守恒,顧名思義,指的是某個(gè)量在一定條件下保持不變。例如,當(dāng)我們吹氣球時(shí),如果沒(méi)有外力影響,氣球的體積在一定時(shí)間內(nèi)是守恒的。
2.動(dòng)量的守恒特性
動(dòng)量也有守恒的特性。在一個(gè)封閉的系統(tǒng)里,如果沒(méi)有外力作用,所有物體的動(dòng)量總和就不會(huì)發(fā)生變化。這個(gè)原理被稱為動(dòng)量守恒。
3.動(dòng)量守恒定律的公式
動(dòng)量守恒定律的三個(gè)公式包括:
初=末:系統(tǒng)的總動(dòng)量的初始值和最終值是相等的。這是動(dòng)量守恒定律的最基本形式。
m1v1初 m2v2初=m1v1末 m2v2末:這個(gè)公式描述了兩個(gè)物體在碰撞前后的動(dòng)量變化。m代表質(zhì)量,v代表速度。4.動(dòng)量守恒與機(jī)械能守恒的區(qū)別
動(dòng)量守恒:只要系統(tǒng)不受外力(或外力抵消),無(wú)論是否有能量損失(比如碰撞發(fā)熱),動(dòng)量都守恒。 機(jī)械能守恒:只有完全彈性碰撞(無(wú)動(dòng)能損失)時(shí),動(dòng)能才守恒。
5.碰撞實(shí)驗(yàn):動(dòng)能和動(dòng)量的“分工合作”
假設(shè)兩個(gè)小球碰撞,我們分兩種情況分析: 情景1:完全彈性碰撞(如鋼球相撞)
6.動(dòng)量守恒的條件
動(dòng)量守恒的條件主要有以下幾點(diǎn):
動(dòng)量守恒定律:一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零,這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。
系統(tǒng)不受外力或所受外力合力為零:這是動(dòng)量守恒的最基本條件。
系統(tǒng)所受合外力雖然不為零,但系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí),如碰撞、爆炸等現(xiàn)象中,系統(tǒng)的動(dòng)量可看成近似守恒。7.動(dòng)量的矢量性質(zhì)
動(dòng)量在物理中也指的是矢量,因此名詞動(dòng)量總和指的是矢量的總和,并不是代數(shù)的總和。在計(jì)算過(guò)程中,這一點(diǎn)需要格外注意。
8.動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo)
下面通過(guò)二體體系推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律。如圖1,小球1、2相向碰撞,質(zhì)量分別為m1、m2,初速分別為v1、v2,碰撞中小球1受到小球2的平均作用力為F,小球2受到小球1的平均作用力為F。碰后小球1、2的速度為v1'、v2',碰撞的平均作用時(shí)間為t(水平向右為正方向)。由動(dòng)量定理,可列方程:m1(v1-v1')=Ft,m2(v2-v2')=Ft。
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