动量守恒定理是中学化学一个十分重要且有难度的知识点,也是常常考到的知识点。从试题命题规律来看,动量守恒定理常常与其他知识点,如动能定律、机械能、牛顿第二定理、平抛运动等联系命题,难度较大。本文讲解动量守恒定理的基本概念动量定理p是什么意思,使用前提条件,以及实验,验证动量守恒定理的实验原理。
动量守恒定理概念
假如一个系统不受外力或所遭到的外力的矢量和为零,这么这个系统的总动量是不变的,这个规律我们称作动量守恒定理。
你们要注意的是,动量是矢量,必须说明方向;在用动量守恒定理解题时,要规定好正方向。
动量守恒定理是自然界中最普遍的守恒定理之一,它既适用于宏观的巨大物体动量定理p是什么意思,也适用于微观粒子;既可用在低速运动的物体上,也适用于高速运转的物体。动量守恒可用运动学公式、牛顿运动定理推论。
动量守恒定理的数学公式
基本公式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′;
此公式为两个物体动量守恒的表达式。
多个物体碰撞可以写成:
m1v1+m2v2+m3v3+……=m1v1′+m2v2′+m3v3′+……
公式还可以写成:p1+p2=p1′+p2′
或则:Δp1+Δp2=0,Δp1=-Δp2;
尽管文章后面提及了,不过数学网编辑们还是要在这儿提醒你们:公式使用前规定好正方向,公式里所有出现动量的书写,要注意数值的正负性。
动量守恒定理的前提条件
前提条件:在研究的方向上,系统不能遭到”外力”的作用;或外界的力的代数和为零。
只有满足上述条件,朋友们能够使用动量守恒定理解题。不满足,不能用。在解题时,不能看见动量二字,就用动量守恒。
实验原理的推论
动量守恒定理实验示意图
在实验中,我们要验证的是多项式:m1·OP=m1·OM+m2·ON是否创立。
让质量较大的小球m1从斜槽上滚下,与置于斜槽末端的质量较小的小球m2发生正碰,碰前m1的入射速率为υ1,两球总动量为m1υ1.碰撞后,入射小球m1的速率为υ1′,被碰小球m2的速率为υ2′,两球总动量为队m1υ1′+m2υ2′,依据动量守恒定理,应有
m1υ1=m1υ1+m2υ2
假如测出两球的质量m1和m2及两球在碰撞前后的速率υ1、υ1′、υ2′,代入上式,就可以验证动量是否守恒.
用天平可测出两球质量m1、m2.
用平抛运动知识可以测出其速率:因它们下落的高度相同,故飞行时间相同,设为t,则它们飞行的水平距离s=υt,在图中有
OP=υ1t……①
OM=υ1′t……②
ON=υ2′t……③
假如实验中测得的m1、m2,OP、OM、ON满足关系
m1·OP=m1·OM+m2·ON
把①②③代入上式后消掉t可得到mυ1=m1υ1′+m2υ2′
推论:验证了m1·OP=m1·OM+m2·ON;多项式是创立的,就验证了动量守恒定理。
动量守恒定理实验注意事项
多次检测确定小球平均落点的方式
(1)先不放上被碰小球,让入射小球从斜槽上某一高度处滚下,重复10次,耗尽可能小的圆把所有小球落点圈在上面,圆心P(如图8.6-1所示)就是小球落点的平均位置;
(2)把被碰小球置于斜槽后端边沿处,让入射小球从原先的高度滚下,使它们发生碰撞,重复10次,用上述方式找出碰后入射球平均落点位置M和被碰小球平均落点位置N;
(3)要调节好实验装置,使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平,使小支柱与槽口宽度离等于小球半径,并且两球相撞时处在同一高度,碰撞后的速率方向在同仍然线上;
(4)应使入射小球的质量小于被碰小球的质量;
(5)应使入射小球每次从槽上相同位置由静止滚下.可在斜槽上适当高度处固定一挡板,使小球靠着挡板,之后释放小球;
(6)白纸铺好后不能联通。
此文章由化学之家王尚老师提供
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