08年高考物理復習:動量能量綜合命題趨勢

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方法2、用動能定理和動量定理求解
    A剛好沒有滑離B板,表示當A滑到B板的最左端時,A、B具有相同的速度,設此速度為v,經(jīng)過時間為t, A和B的初速度的大小為v0,則據(jù)動量定理可得:
    對A:ft=mv+mv0 ①
    對B:-ft=Mv-Mv0 ②
    解得:v=-v0,方向向右
    A在B板的右端時初速度向左,而到達B板左端時的末速度向右,可見A在運動過程中必須經(jīng)歷向左作減速運動直到速度為零,再向右作加速運動直到速度為v的兩個階段。設L1為A開始運動到速度變?yōu)榱氵^程中向左運動的路程,L2為A從速度為零增加到速度為v的過程中向右運動的路程,L0為A從開始運動到剛好到達B的最左端的過程中B運動的路程,如圖2所示,設A與B之間的滑動摩擦力為f,則由動能定理可得:
    對于B:
    -fL0=-Mv2--Mv02 ③
    對于A:
    -fL1=--mv02 ④
    f(L1-L2)=-mv2 ⑤
    由幾何關系
    L0+L2=L ⑥
    由①、②、③、④、⑤、⑥聯(lián)立求得L1=-
    方法3、用能量守恒定律和動量守恒定律求解
    A剛好沒有滑離B板,表示當A滑到B板的最左端時,A、B具有相同的速度,設此速度為v, A和B的初速度的大小為v0,則據(jù)動量守恒定律可得:
    Mv0-mv0=(M+m)v
    解得:v=-v0,方向向右
    對系統(tǒng)的全過程,由能量守恒定律得:
    Q=fL=-(M+m)v02--(m+M)v2
    對于A fL1=-mv02
    由上述二式聯(lián)立求得
    L1=-
    點評:從上述三種解法中,不難看出,解法三簡潔明了,容易快速求出正確答案。因此我們在解決動力學問題時,應優(yōu)先考慮使用能量守恒定律和動量守恒定律求解,其次是考慮使用動能定理和動量定理求解,最后才考慮使用牛頓第二定律和運動學公式求解。
    【例題4】如圖所示,A、B兩滑塊的質(zhì)量均為m,分別穿在光滑的足夠長的水平固定導桿上,兩導桿平行,間距為d。用自然長度也為d的輕彈簧連接兩滑塊。開始時兩滑塊均處于靜止狀態(tài),今給滑塊B一個向右的瞬時沖量I,求以后滑塊A的速度。
    學生常見錯解展示:B受到向右的瞬時沖量I后,獲得向右的瞬時速度vB=-,之后,A、B系統(tǒng)所受外力之和為零,動量守恒,設A、B達到的共同速度為vAB,由動量守恒定律得
    mvB=2mvAB
    則vAB=-vB=-
    此即為A的速度
    【錯解分析】以上求解錯在誤將A、B的共同速度當作A的速度。其實,AB達共同速度時,彈簧處于伸長量的狀態(tài),此時彈簧的彈力對A來說是動力,A繼續(xù)加速,當彈簧的彈力與輕桿垂直,即彈簧恢復原長時,A的加速度為零,速度才達。
    正確的解題過程為:彈簧恢復原長時A的速度達,設為vm,設此時B的速度為vB'。由系統(tǒng)動量守恒和機械能守恒定律得
    mvB=mvm+mvB'
    -mvB2=-mvm2=-mv'B2
    經(jīng)求解可知vB'=0,vm=vB=-
    點評:A、B通過彈簧而發(fā)生的相互作用過程,類似于質(zhì)量相等的兩個物體發(fā)生完全彈性碰撞而交換速度的過程,當B與A交換速度時,B的速度為零,而A的速度為作用前B的速度,即為值。