高中物理 模塊要點(diǎn)回眸 第6點(diǎn) 解決多物體問題的三點(diǎn)提示素材 滬科版選修3-5(通用)

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1、第6點(diǎn) 解決多物體問題的三點(diǎn)提示 對于兩個(gè)以上的物體組成的系統(tǒng),由于物體較多,相互作用的情況也不盡相同,作用過程較為復(fù)雜,雖然仍可對初、末狀態(tài)建立動量守恒的關(guān)系式,但因未知條件過多而無法求解,這時(shí)往往要根據(jù)作用過程中的不同階段,建立多個(gè)動量守恒方程,或?qū)⑾到y(tǒng)內(nèi)的物體按作用的關(guān)系分成幾個(gè)小系統(tǒng),分別建立動量守恒方程. 求解這類問題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn): (1)正確分析作用過程中各物體狀態(tài)的變化情況,建立運(yùn)動模型; (2)分清作用過程中的不同階段,并找出聯(lián)系各階段的狀態(tài)量; (3)合理選取研究對象,既要符合動量守恒的條件,又要方便解題. 對點(diǎn)例題 兩只小船質(zhì)量分別為m1=500

2、kg,m2=1 000 kg, 圖1 它們平行逆向航行,航線鄰近,當(dāng)它們頭尾相齊時(shí),由每一只船上各投質(zhì)量m=50 kg的麻袋到對面的船上,如圖1所示,結(jié)果載重較輕的一只船停了下來,另一只船則以v=8.5 m/s的速度沿原方向航行,若水的阻力不計(jì),則在交換麻袋前兩只船的速率v1=________,v2=________. 解題指導(dǎo) 以載重較輕的船的速度v1為正方向,選取載重較輕的船和從載重較重的船投過去的麻袋為系統(tǒng),如題圖所示,根據(jù)動量守恒定律有 (m1-m)v1-mv2=0 即450v1-50v2=0① 選取載重較重的船和從載重較輕的船投過去的麻袋為系統(tǒng),根據(jù)動量守恒定律有

3、mv1-(m2-m)v2=-m2v 即50v1-950v2=-1 000×8.5② 選取兩船、兩個(gè)麻袋為系統(tǒng)有 m1v1-m2v2=-m2v 即500v1-1 000v2=-1 000×8.5③ 聯(lián)立①②③式中的任意兩式解得 v1=1 m/s,v2=9 m/s 答案 1 m/s 9 m/s 方法點(diǎn)評 應(yīng)用動量守恒定律解這類由多個(gè)物體構(gòu)成系統(tǒng)的問題的關(guān)鍵是合理選取研究對象,有時(shí)選取某部分物體為研究對象,有時(shí)選取全部物體為研究對象. 圖2 1.如圖2所示,在光滑的水平面上有兩個(gè)并排放置的木塊A和B,已知mA=0.5 kg,mB=0.3 kg,有一質(zhì)量為m=80 g的小銅

4、塊C以vC=25 m/s的水平初速度開始在A表面上滑動,由于C與A、B間有摩擦,最后停在B上,B和C以v=2.5 m/s的速度共同前進(jìn),求: (1)木塊A的最后速度vA; (2)木塊C在離開A時(shí)的速度vC′. 思路點(diǎn)撥 本題要詳細(xì)分析運(yùn)動過程,來確定研究對象及初、末時(shí)刻.C在A表面上滑動時(shí),C對A的摩擦力使A、B一起改變運(yùn)動狀態(tài),故C在A表面上滑動時(shí),A、B的速度始終相同,當(dāng)C以vC′的速度滑上B后,C對B的摩擦力使B的速度繼續(xù)增大,并與A分離,而A不再受外力作用,將以與B分離時(shí)的速度vA做勻速運(yùn)動,最后B、C一起以共同速度v運(yùn)動. 答案 (1)2.1 m/s (2)4 m/s 解析

5、 (1)以A、B、C三個(gè)物體組成的系統(tǒng)為研究對象,系統(tǒng)受到的合外力為零,所以動量守恒.C剛滑上A瞬時(shí),系統(tǒng)的總動量就是C所具有的動量p=mvC.作用后,B、C一起運(yùn)動時(shí),設(shè)這時(shí)A的速度為vA,那么系統(tǒng)的總動量 p′=mAvA+(mB+mC)v 根據(jù)動量守恒定律有mvC=mAvA+(mB+m)v 所以vA= = m/s=2.1 m/s (2)以A、B、C三個(gè)物體組成的系統(tǒng)為研究對象,以C剛滑上A時(shí)為初時(shí)刻,C剛滑上B前瞬間為末時(shí)刻,則系統(tǒng)的初動量p1=mvC,設(shè)剛滑上B時(shí)C的速度為vC′,則系統(tǒng)的末動量p″=mvC′+(mA+mB)vA. 根據(jù)動量守恒定律有mvC=mvC′+(mA+

6、mB)vA 得vC′==vC-vA =(25-×2.1) m/s =4 m/s 圖3 2.如圖3所示,滑塊A、C質(zhì)量均為m,滑塊B質(zhì)量為m.開始時(shí)A、B分別以v1、v2的速度沿光滑水平軌道向固定在右側(cè)的擋板運(yùn)動,現(xiàn)將C無初速度放在A上,并與A粘合不再分開,此時(shí)A與B相距較近,B與擋板相距足夠遠(yuǎn).若B與擋板碰撞將以原速率反彈,A與B碰撞將粘合在一起.為使B能與擋板碰撞兩次,v1、v2應(yīng)滿足什么關(guān)系? 答案 1.5v20④ 聯(lián)立①②③④式得 1.5v2

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