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高中物理 | 16.5反沖運(yùn)動(dòng)詳解

 昵稱QvKmxOqV 2019-12-11

反沖運(yùn)動(dòng)

當(dāng)一個(gè)物體向某一方向射出(或拋出)它的一部分時(shí),這個(gè)物體的剩余部分將向相反方向運(yùn)動(dòng)

特點(diǎn)

(1)物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)

(2)反沖運(yùn)動(dòng)中,相互作用一般較大,通??梢杂脛?dòng)量守恒定律來(lái)處理。

(3)反沖運(yùn)動(dòng)中,由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,所以系統(tǒng)的總動(dòng)能增加。

反沖運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的防止和應(yīng)用

(1)防止:射擊時(shí)槍身的后退,影響射擊的準(zhǔn)確性。

(2)應(yīng)用:

①蝴蝶飛行時(shí)翅膀的扇動(dòng)

②烏賊和大多數(shù)足類軟體動(dòng)物在水里活動(dòng)。

③火箭的發(fā)射

反沖運(yùn)動(dòng)與動(dòng)量守恒

反沖運(yùn)動(dòng)的基本原理是動(dòng)量守恒

公式:若系統(tǒng)的初始動(dòng)量為零,則動(dòng)量守恒定律表達(dá)式為:0=m1v1'+m2v2'。此式表明,做反沖運(yùn)動(dòng)的兩部分,它們的動(dòng)量大小相等,方向相反,而它們的速率則與質(zhì)量成反比。

研究反沖運(yùn)動(dòng)注意的問(wèn)題

(1)速度的相對(duì)性

反沖運(yùn)動(dòng)是相互作用的物體間發(fā)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng),已知條件中告知的常常是物體的相對(duì)速度,在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí),應(yīng)將相對(duì)速度轉(zhuǎn)換為絕對(duì)速度(一般為對(duì)地速度)。

(2)速度的相反性

對(duì)于原來(lái)靜止的整體,拋出部分具有速度時(shí),剩余部分的反沖是相對(duì)于拋出部分來(lái)說(shuō)的,兩者運(yùn)動(dòng)方向必然相反,在列動(dòng)量守恒方程時(shí), 可任意規(guī)定某一部分的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?,則反方向的另一部分的速度應(yīng)取負(fù)值。

(3)變質(zhì)量問(wèn)題

在反沖運(yùn)動(dòng)中還常遇到變質(zhì)量物體的運(yùn)動(dòng),如在火箭的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,隨著燃料的消耗,火箭本身的質(zhì)量不斷減小,此時(shí)必須去火箭本身和在相互作用的短時(shí)間內(nèi)噴出的所有氣體為研究對(duì)象,取相互作用的這個(gè)過(guò)程為研究過(guò)程來(lái)進(jìn)行研究。

習(xí)題演練

1. 質(zhì)量為m,速度為v的A球跟質(zhì)量為3m的靜止的B球發(fā)生正碰,碰撞可能是彈性的,也可能是非彈性的,因此碰撞后B球的速度可能值為(  )  

A. 0.6v                                    

B. 0.4v                                     

C. 0.2v                                     

D. 0.1v

習(xí)題解析

1. B

若vB=0.6v,選V的方向?yàn)檎?,由?dòng)量守恒得:mv=mvA+3m·0.6v,得vA=﹣0.8v,碰撞前系統(tǒng)的總動(dòng)能為Ek= 0.5mv2.碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)能為:Ek′= 0.5mvA2+ 0.5·3mvB2= 0.5m(0.8v)2+ 0.5·3mvB2> 0.5mv2,違反了能量守恒定律,不可能。A不符合題意。

若vB=0.4v,由動(dòng)量守恒得:mv=mvA+3m·0.4v,得vA=﹣0.2v,碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)能為:Ek′= 0.5mvA2+ 0.5·3mvB2= 0.5m(﹣0.2v)2+ 0.5·3m(0.4v)2> 0.5mv2,不違反了能量守恒定律,是可能的。B符合題意。


A、B發(fā)生完全非彈性碰撞,則有:mv=(m+3m)vB,vB=0.25v,這時(shí)B獲得的速度最小,所以vB=0.2v,是不可能的.C不符合題意。


若vB=0.1v,由動(dòng)量守恒得:mv=mvA+3m·v,解得:vA=0.7v,碰撞后A的速度大于B的速度,要發(fā)生二次碰撞,這是不可能的,D不符合題意。

End

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