🧪 互动实验:碰撞中动量守恒
💡 拖动滑块改变两球的质量与初速度,观察碰撞前后的总动量是否守恒
碰前总动量
6.0 kg·m/s
碰后总动量
6.0 kg·m/s
动量是否守恒
守恒 ✓
📋 实验结论
两球在水平方向不受外力(或外力可忽略),碰撞前后系统的总动量保持不变。这正是动量守恒定律的体现。
无论两球质量、速度如何变化,只要系统所受合外力为零,总动量始终守恒——这是自然界最基本的守恒定律之一。
📝 例题精讲
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质量为 m₁ = 2 kg 的小球以 v₁ = 4 m/s 的速度与静止的 m₂ = 2 kg 小球发生正碰并粘在一起,求碰后共同速度 v。
🔍 解题过程
1
判断守恒:两球在水平方向不受外力,系统动量守恒。取 v₁ 方向为正方向。
2
列方程:碰前总动量 p = m₁v₁ + m₂v₂ = 2kg×4m/s + 2kg×0 = 8 kg·m/s;碰后两球共同速度 v,p′ = (m₁+m₂)v。
3
求解:由 m₁v₁ = (m₁+m₂)v,得 v = 8kg·m/s / (2kg+2kg) = 2 m/s,方向与 v₁ 相同。
✅ 碰后共同速度为 2 m/s,方向沿原 v₁ 方向。这是完全非弹性碰撞,动能损失最大,但动量守恒。
质量为 m₁ = 1 kg 的物体以 v₁ = 6 m/s 与同向运动的 m₂ = 2 kg、v₂ = 3 m/s 的物体发生正碰,碰后 m₁ 以 v₁′ = 2 m/s 仍沿原方向运动,求 m₂ 碰后的速度 v₂′。
🔍 解题过程
1
规定方向与守恒判断:取初速度方向为正方向。碰撞过程内力远大于外力,动量守恒。
2
列方程:m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁′ + m₂v₂′,代入:1kg×6m/s + 2kg×3m/s = 1kg×2m/s + 2kg×v₂′。
3
求解:6 + 6 = 2 + 2v₂′,即 12 = 2 + 2v₂′,得 v₂′ = 5 m/s,方向沿原方向。
✅ m₂ 碰后速度为 5 m/s,方向沿原运动方向。注意动量守恒方程中各速度必须取同一正方向下的代数值。
✏️ 练习巩固
💡 提示:每道题作答后会立即显示解析,请认真思考后再作答
关于动量守恒定律,下列说法正确的是?
A系统总动量在任何情况下都守恒
B系统不受外力或所受外力之和为零时动量守恒
C系统内力为零时动量守恒
D系统动能守恒则动量一定守恒
动量守恒定律的表达式(两体系统)为?
AFt = Δp
Bm₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁′ + m₂v₂′
CW = ΔEₖ
DF = ma
质量 2 kg 的物体以 4 m/s 与静止的 2 kg 物体发生完全非弹性碰撞并粘在一起,碰后共同速度为?
A4 m/s
B2 m/s
C1 m/s
D0 m/s
下列情况中,系统动量近似守恒的是?
A子弹射入木块的过程
B两球碰撞过程
C汽车匀速直线运动
D自由落体运动
质量 m₁=1 kg 的物体以 v₁=6 m/s 与同向 m₂=2 kg、v₂=3 m/s 的物体正碰,碰后 m₁ 以 v₁′=2 m/s 沿原方向运动,求 m₂ 碰后速度 v₂′(m/s)。
🧠 知识点问答
老师来考考你!下面的问题都来自本节课的知识点,看看你掌握了多少。每次点击"再考一次"题目顺序都会随机打乱哦!