2016年高考物理動量定理應(yīng)用講解
如果緩慢抽出紙條,紙條對粉筆的作用時(shí)間比較長,粉筆受到紙條對它摩擦力的沖量就比較大,粉筆動量的改變也比較大,粉筆的底端就獲得了一定的速度。由于慣性,粉筆上端還沒有來得及運(yùn)動,粉筆就倒了。
如果在極短的時(shí)間內(nèi)把紙條抽出,紙條對粉筆的摩擦力沖量極小,粉筆的動量幾乎不變。粉筆的動量改變得極小,粉筆幾乎不動,粉筆也不會倒下。
動量定理應(yīng)用講解:解決打擊碰撞問題
打擊、碰撞過程中的相互作用力,一般不是恒力,用動量定理可只討論初、末狀態(tài)的動量和作用力的沖量,不必討論每一瞬時(shí)力的大小和加速度大小問題。
[例.3] 蹦床是運(yùn)動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運(yùn)動項(xiàng)目。一個質(zhì)量為60kg的運(yùn)動員,從離水平網(wǎng)面3.2 m高處自由落下,觸網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面1.8m高處。已知運(yùn)動員與網(wǎng)接觸的時(shí)間為1.4s.試求網(wǎng)對運(yùn)動員的平均沖擊力。(取g=10 m/s2)
[解析] 將運(yùn)動員看成質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn),從高h(yuǎn)1處下落,剛接觸網(wǎng)時(shí)速度方向向下,大小。
彈跳后到達(dá)的高度為h2,剛離網(wǎng)時(shí)速度方向向上,大小,
接觸過程中運(yùn)動員受到向下的重力mg和網(wǎng)對其向上的彈力F.選取豎直向上為正方向,由動量定理得:
由以上三式解得:
代入數(shù)值得:F=1.2×103 N。
動量定理應(yīng)用講解:解曲線運(yùn)動問題
[例.2] 以速度v0 水平拋出一個質(zhì)量為1 kg的物體,若在拋出后5 s未落地且未與其它物體相碰,求它在5 s內(nèi)的動量的變化。(g=10 m/s2)。
[解析] 此題若求出末動量,再求它與初動量的矢量差,則極為繁瑣。由于平拋出去的物體只受重力且為恒力,故所求動量的變化等于重力的沖量。則:
Δp=Ft=mgt=1×10×5=50 kg·m/s。
[點(diǎn)評] ① 運(yùn)用Δp=mv-mv0求Δp時(shí),初、末速度必須在同一直線上,若不在同一直線,需考慮運(yùn)用矢量法則或動量定理Δp=Ft求解Δp.②用I=F·t求沖量,F(xiàn)必須是恒力,若F是變力,需用動量定理I=Δp求解I。
動量定理應(yīng)用講解:可擴(kuò)展到全過程
物體在不同階段受力情況不同,各力可以先后產(chǎn)生沖量,運(yùn)用動量定理,就不用考慮運(yùn)動的細(xì)節(jié),可“一網(wǎng)打盡”,干凈利索。
[例.5]質(zhì)量為m的物體靜止放在足夠大的水平桌面上,物體與桌面的動摩擦因數(shù)為μ,有一水平恒力F作用在物體上,使之加速前進(jìn),經(jīng)t1s撤去力F后,物體減速前進(jìn)直至靜止,問:物體運(yùn)動的總時(shí)間有多長?
[解析]本題若運(yùn)用牛頓定律解決則過程較為繁瑣,運(yùn)用動量定理則可一氣呵成,一目了然。由于全過程初、末狀態(tài)動量為零,對全過程運(yùn)用動量定理,有故。
[點(diǎn)評]本題同學(xué)們可以嘗試運(yùn)用牛頓定律來求解,以求掌握一題多解的方法,同時(shí)比較不同方法各自的特點(diǎn),這對今后的學(xué)習(xí)會有較大的幫助。