- 高三物理非质点守恒
高三物理非质点守恒有动量守恒。动量守恒定律是物理学中的一条基本定律,它指出在系统不受外力或所受外力之和为零的情况下,系统的动量保持不变。这一规律在更广的范围内同样适用,例如在不受外力的系统内,物体间相互作用也能保持动量守恒。
相关例题:
题目:
在光滑的水平面上,有一个质量为 m 的小车,小车上有一个质量为 M 的木块,两者之间有摩擦力。小车和木块之间用轻弹簧连接,初始时弹簧处于自然状态。现在给小车一个水平方向的初速度,小车和木块发生碰撞,碰撞后木块被反弹回来并粘在小车上。求在这个过程中,小车和木块的动量守恒。
分析:
在这个问题中,小车和木块之间的相互作用力可以忽略不计,因为它们之间的摩擦力非常小。同时,由于弹簧的作用,系统中的能量也得到了很好的管理。因此,我们可以将这个系统视为一个非质点守恒系统。
解题:
初始状态:小车的速度为 v1,木块的速度为 - v1(向右为正方向)。
碰撞后,小车的速度变为 v2,木块的速度变为 v3。由于动量守恒定律,我们有:
mv1 = (m + M)v2 + Mv3
由于碰撞是弹性的,所以弹簧的势能减少了,动能增加了。因此,我们有:
1/2mv1^2 = 1/2(m + M)v2^2 + 1/2Mv3^2
解这个方程组可以得到 v2 和 v3。由于我们只考虑了小车和木块之间的相互作用力,所以我们可以认为系统的动量守恒。
答案:
小车的速度变为 v2 = (m - M/2)v1,木块的速度变为 v3 = (M/2)v1。
总结:
在这个问题中,我们遇到了一个非质点守恒系统,即小车和木块之间的相互作用力可以忽略不计。我们通过动量守恒定律和能量守恒定律来求解系统的状态变量。由于系统的能量得到了很好的管理,我们只需要考虑了小车和木块之间的相互作用力,因此可以认为系统的动量是守恒的。
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