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守恒定律(by小毅)

守恒定律(by小毅)

作者: 暮北呀 | 来源:发表于2019-03-23 21:03 被阅读0次

    守恒定律

    知识点

    • 动量守恒、角动量守恒的直观感受
    • 动量守恒的方程
    • 角动量守恒的方程
      • 约定好正方向 \color{red}{还是逆时针为正}
      • 初态时,写出各个物件的角动量L_{i}(注意正负号)
      • 末态时,写出各个物件的角动量L_{j}(注意正负号)
      • 然后,列方程为:\sum_{i}L_{i}=\sum_{j}L_{j}
    tip

    • 相比对单词的辨析进行死记硬背,不如记几个例句。
    • 相比对物理概念进行全方位多角度的分析,不如记几个模型。
    表达题

    • 动量守恒和角动量守恒的充要条件分别是

    解答: 1. 动量守恒:物体不受外力或合外力为0,则物体保持运动状态不变
    \ \ 2. 角动量守恒:旋转物体不受外力矩或和力矩为0,则物体保持旋转状态不变
    \ \ \ 由定义\frac{d\vec {L}}{dt}=\vec{M}可以由和合力矩是否为0判断是否守恒
    一般是\vec{r}为0;\vec{r}与\vec{F}平行

    • 借助具体例子培养直观认识。动量守恒的充要条件是合外力为零。作为近似,实际生活中,内力比外力强很多时,也认为动量守恒。下面常见的物理模型中,

      (1) 爆炸瞬间;
      (2) 两个小球非弹性碰撞(部分动能转化为内能)瞬间;
      (3) 子弹打击用轻绳悬挂的小球瞬间;
      (4) 光滑地面上有车,车上有人,人在车内走动。
      (5) 小球撞击墙壁反弹。
      (6) 子弹打击用轻杆悬挂的小球瞬间;
      请思考,其中动量守恒的有( ),记住这些模型,会减少很多困扰。

    解答:
    动量守恒有
    (1) (2)(3)内力远大于外力,外力可以忽略
    (4)外力为0
    不守恒:
    (5)速度反向了
    (6)打击使转杆旋转,得用转动定律思考

    • 借助具体例子培养直观认识。角动量守恒的充要条件是合外力矩为零。下面常见的物理模型中,
      (1) 地球绕着太阳转;
      (2) 光滑桌面上用轻绳拽着做圆周运动;
      (3) 光滑冰面上的芭蕾舞旋转;
      (4) 子弹打击用轻杆悬挂着的小球瞬间。
      (5) 小球打击旋转的滑轮的瞬间。
      (6) 绕同一转轴转动的两个飞轮,彼此啮合的瞬间;
      请思考,其中角动量守恒的有( ),记住这些模型,会减少很多困扰。

    解答:
    守恒的有
    (1)(2)\vec{r}与\vec{F}平行
    (3)\vec{r} 为0
    (4)(5)\vec{F}_合为0
    (6)力矩恒定

    • 请记下角动量的核心公式,在角动量守恒中会反复使用。圆周运动的质点和定轴转动的刚体,角动量分别为

    解答:
    \vec{L}=\vec{r}\times \vec{p}
    \vec{L}=J\omega

    • 花样滑冰运动员绕通过自身的竖直轴转动,开始时两臂伸开,转动惯量为I_{0},角速度为\omega_{0}。然后她将两臂收回,使转动惯量减少为\frac{1}{2}I_{0}.设这时她转动的角速度变为\omega,则角动量守恒的方程为

    解答:初I_0\omega _0=末\frac{1}{2}I_0\omega

    • 一圆盘(M,R)绕垂直于盘面的水平光滑固定轴O转动,转速为\omega_{0}. 如图射来一个质量为m,速度大小为v_{0}的子弹,子弹射入圆盘并且留在盘边缘上。设子弹射入后的瞬间,圆盘的角速度\omega。约定逆时针转时角动量为正。
      则初态时,将子弹速度沿切向(等效成圆周运动,从而得到角动量)和法向分解,其切向速度和角动量分别为
      (1) v_{0}, mRv_{0}
      (2) v_{0}\sin\theta, mRv_{0}\sin\theta
      (3) v_{0}\sin\theta, -mRv_{0}\sin\theta
      初态的总角动量为
      (4) \frac{1}{2}MR^{2}\omega_{0}-mRv_{0}\sin\theta
      (5) \frac{1}{2}MR^{2}\omega_{0}+mRv_{0}\sin\theta
      末态的总角动量为
      (6) \frac{1}{2}MR^{2}\omega
      (7) \frac{1}{2}MR^{2}\omega+mR^{2}\omega
      核心方程是为
      (8) \frac{1}{2}MR^{2}\omega_{0}-mRv_{0}\sin\theta=\frac{1}{2}MR^{2}\omega+mR^{2}\omega
      (9) \frac{1}{2}MR^{2}\omega_{0}+mR^{2}\omega_{0}=\frac{1}{2}MR^{2}\omega+mR^{2}\omega
      以上正确的是( )
      IMG_20190323_194347.jpg

    解答:(3)(4)(7)(9)

    • 一圆盘(M,R)绕垂直于盘面的水平光滑固定轴O转动,转速为\omega_{0}. 如图射来两个质量同为m,速度大小同为v_{0},方向相反,子弹射入圆盘并且留在盘边缘上。设子弹射入后的瞬间,圆盘的角速度\omega。约定逆时针转时角动量为正。
      则初态时,总角动量为
      (1) \frac{1}{2}MR^{2}\omega_{0}-2mRv_{0}
      (2) \frac{1}{2}MR^{2}\omega_{0}
      末态的总角动量为
      (3) \frac{1}{2}MR^{2}\omega
      (4) \frac{1}{2}MR^{2}\omega+2mR^{2}\omega
      核心方程是为
      (5) \frac{1}{2}MR^{2}\omega_{0}-2mRv_{0}=\frac{1}{2}MR^{2}\omega+2mR^{2}\omega
      (6) \frac{1}{2}MR^{2}\omega_{0}=\frac{1}{2}MR^{2}\omega+2mR^{2}\omega
      1.jpg

    以上正确的是

    解答:(1)(2)(5)

    • 角动量守恒的计算题:有一质量为M、长为l的均匀细棒,平放在光滑的水平桌面上,以角速度\omega_{0}绕通过端点O顺时针转动。另有质量为m,初速为v_{0}的小滑块,与棒的底端A点相撞。碰撞后的瞬间,细棒反转,且角速度为\omega_{1};小滑块反向,速率为v_{1},如图所示。规定顺时针转动方向为正。
      则初态时,总角动量为
      (1) \frac{1}{3}Ml^{2}\cdot\omega_{0}+ml\cdot v_{0}
      (2) \frac{1}{3}Ml^{2}\cdot\omega_{0}-ml\cdot v_{0}
      末态的总角动量为
      (3) \frac{1}{3}Ml^{2}\cdot\omega_{1}-ml\cdot v_{1}
      (4) -\frac{1}{3}Ml^{2}\cdot\omega_{1}+ml\cdot v_{1}
      核心方程是为
      (5) \frac{1}{3}Ml^{2}\cdot\omega_{0}+ml\cdot v_{0}=\frac{1}{3}Ml^{2}\cdot\omega_{1}-ml\cdot v_{1}
      (6) \frac{1}{3}Ml^{2}\cdot\omega_{0}-ml\cdot v_{0}=-\frac{1}{3}Ml^{2}\cdot\omega_{1}+ml\cdot v_{1}
      IMG_20190323_194808.jpg

    以上正确的是

    解答: (2)(4)(6)

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