动量守恒定律和机械能守恒定律的区别
自然界普遍遵循的机械运动规律是动量守恒定律,这也是考试中的经典考点。当系统不受外力作用或外力合力为0或系统内力远大于内力时,系统总动量守恒,动量守恒定律表现出研究对象的整体性和时间的对应性。动量守恒定律的研究对象不是单一的对象,而是一个系统,所以在解决问题之初就要选择一个好的系统。例如,在光滑的平面上,有三个质量相同的球。球甲和球乙由一个轻质弹簧连接。球C沿着球A和球B的连接方向以初始速度v0向球B移动(如图1所示)。当它与球B碰撞时,它将与球B积分,然后可以求解压缩最大的弹簧的弹性势能。
两个球B和C碰撞时,碰撞时间短,两个球之间的相互作用力远大于外力。球b和球c系统的动量守恒。碰撞后,球B和球C的速度V相同,球A的状态不变。
根据动量守恒定律,(Mc mB)v=(Mc mB mA)v’
在解决这个问题的过程中,如果我们只盲目地应用动量守恒定律,而不知道B球和C球碰撞时存在机械能损失,很容易将弹簧碰撞和压缩两个过程结合起来解决这个问题,以至于虽然求解速度仍然是v0/3,但弹簧最终计算出的弹性势能是错误的。
法国哲学家、数学家、物理学家笛卡尔提出质量和速度的乘积是一个合适的物理量。然而,在研究碰撞问题时,荷兰数学家、物理学家惠更斯(1629 ~ 1695)发现,根据笛卡尔的定义,碰撞前后两个物体的总运动不一定守恒。
现代科学实验和理论分析表明,自然界中,像质子、中子等基本粒子相互作用那样大的天体之间的相互作用,都遵循动量守恒定律。因此,它是自然界最重要、最普遍的客观规律之一,比牛顿运动定律更适用。
动量守恒定律来源于两个物体之间典型的相互作用——碰撞理论。
隔离分析法:从各球动量变化的原因入手,分析各球受力情况,找出其冲量之间的关系。
速度可以用平抛运动的知识来衡量。因为它们落在同一高度,所以飞行时间是一样的。如果设置为t,他们飞行的水平距离为s=t,如图所示。
如果在实验中测量的mmOP、OM和ON满足关系
公式m1op=m1omm2on等价于动量守恒定律的公式m1=m11m22。如果M1OP=M1OMM2ON成立,动量守恒定律的表达式成立。
(1)调整实验装置,使滑槽端点的切线固定在台面上,使小柱与缺口的距离等于小球的直径,两个球碰撞时在同一高度,碰撞后的速度方向在同一直线上。