物理问题解答：分清物理过程，确定动量与机械能守恒的关键步骤

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    1、区分物理过程，确定哪些物理量守恒，注意物理过程突变时机械能是否守恒。

    一个物理问题往往由多个物理过程组成。在求解过程中，需要区分哪些物理过程动量或机械能守恒，哪些过程动量或机械能不守恒。

    示例 1：质量为 M 的木块用细线悬挂并保持静止。如图1所示，有一颗质量为m的子弹以水平速度运动。

    如果射击击中了木块但没有穿过，请找出木块可以上升的最大高度。 （已知木块不超过O点高度）

    图1

    错误解释：从子弹射入木块直到木块上升到最大高度，子弹的动能转化为木块和子弹的重力势能，因此有：

    然后我们得到：

    正确答案：上述误区中，子弹打入木块，木块向上摆动，没有分离。错误地认为是一个过程，而忽略了子弹与木块碰撞过程中的机械能损失。整个过程中机械能不守恒。

    因此，从子弹打入木块到木块向上摆动到最大高度的过程应分为两个物理过程，即子弹的驱动过程和向上摆动的过程。子弹驱动的过程很短。我们一般认为木块还没有来得及摆动。在这个过程中，木块和子弹在水平方向上没有受到外力。系统的动量守恒，从而使系统获得共同的速度并具有动能。 ;子弹进入系统后，只有重力起作用，并且遵循机械能守恒定律。在此过程中，机械能守恒。根据动量和机械能守恒定律：

    但

    2、仔细分析保存条件

   

    从表面上看，有些问题似乎是动量和机械能守恒的。但如果不仔细分析保存条件，往往会犯错误。

    例2.如图2所示，当炮架从静止状态沿平滑斜坡自由滑落距离l时，它会水平射击。枪身和炮弹的质量分别为M和m，斜面与水平面的夹角为

    。如果你想让炮体在发射时停止滑动，炮弹的出口速度

    应该有多大？

    图2

    错误解释：当炮体发射炮弹时，根据动量守恒条件，炮体和炮弹在水平方向的动量守恒。假设枪体的后坐速度为

    ，则有：

    ，枪体与炮弹组成的系统滑动时的速度l为：

    ，如果枪身停止滑动

    解决方案：

   

    正确答案：在错误的解决方案中忽略了一个非常重要的力。枪身反冲时，除了重力之外，系统还受到来自枪身垂直方向斜坡的较大反冲力。这股力量不容忽视。因此，系统不满足水平方向动量守恒的条件。因为无法获得斜面对枪身水平方向的后坐力，所以我们回避。在斜面方向上，系统仅考虑发射炮弹时重力的分力以及枪身与炮弹之间的相互作用力。在重力分量可以忽略或远小于弹丸与枪体相互作用力的情况下，系统沿斜面的动量守恒。然后还有：

    编者按：关于动量守恒定律和机械能守恒定律，它们都有各自的适用条件。一方面可以通过搭建模型来了解条件，另一方面也可以做一些典型的测试题。

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