高考物理答題 巧用動量定理

1、.2019高考物理答題 巧用動量定理動量定理是力對時間的積累效應(yīng)，使物體的動量發(fā)生改變，適用的范圍很廣，它的研究對象可以是單個物體，也可以是物體系;它不僅適用于恒力情形，而且也適用于變力情形，尤其在解決作用時間短、作用力大小隨時間變化的打擊、碰撞等問題時，動量定理要比牛頓定律方便得多，本文試從幾個角度談動量定理的應(yīng)用。用動量定理解釋生活中的現(xiàn)象豎立放置的粉筆壓在紙條的一端.要想把紙條從粉筆下抽出，又要保證粉筆不倒，應(yīng)該緩緩、小心地將紙條抽出，還是快速將紙條抽出?說明理由。解析紙條從粉筆下抽出，粉筆受到紙條對它的滑動摩擦力mg作用，方向沿著紙條抽出的方向。不管紙條是快速抽出，還是緩緩抽出，粉筆在

2、程度方向受到的摩擦力的大小不變.在紙條抽出過程中，粉筆受到摩擦力的作用時間用t表示，粉筆受到摩擦力的沖量為mgt，粉筆原來靜止，初動量為零，粉筆的末動量用mv表示.根據(jù)動量定理有:mgt=mv。假如緩慢抽出紙條，紙條對粉筆的作用時間比較長，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動，粉筆就倒了。假如在極短的時間內(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。用動量定理解曲線運動問題以速度v0 程度拋出一個質(zhì)量為1 kg的物體，假設(shè)在拋出后5 s未

3、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 此題假設(shè)求出末動量，再求它與初動量的矢量差，那么極為繁瑣。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。那么p=Ft=mgt=1×10×5=50 kg·m / s。點評 運用p=mv-mv0求p時，初、末速度必須在同一直線上，假設(shè)不在同一直線，需考慮運用矢量法那么或動量定理p=Ft求解p.用I=F·t求沖量，F(xiàn)必須是恒力，假設(shè)F是變力，需用動量定理I=p求解I。用動量定理解決打擊、碰撞問題打擊、碰撞過程中的互相作用力，一般不是恒力，用動量定理可只討論初、末

4、狀態(tài)的動量和作用力的沖量，不必討論每一瞬時力的大小和加速度大小問題。蹦床是運發(fā)動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開工程.一個質(zhì)量為60 kg的運發(fā)動，從離程度網(wǎng)面3.2 m高處自由落下，觸網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離程度網(wǎng)面1.8 m高處.運發(fā)動與網(wǎng)接觸的時間為1.4 s.試求網(wǎng)對運發(fā)動的平均沖擊力.取g=10 m/s2解析 將運發(fā)動看成質(zhì)量為m的質(zhì)點，從高h1處下落，剛接觸網(wǎng)時速度方向向下，大小 。彈跳后到達的高度為h2，剛離網(wǎng)時速度方向向上，大小，接觸過程中運發(fā)動受到向下的重力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

5、=1.2×103 N。用動量定理解決連續(xù)流體的作用問題在日常生活和消費中，常涉及流體的連續(xù)互相作用問題，用常規(guī)的分析方法很難奏效.假設(shè)構(gòu)建柱體微元模型應(yīng)用動量定理分析求解，那么曲徑通幽，“柳暗花明又一村。有一宇宙飛船以v=10 km/s在太空中飛行，突然進入一密度為=1×10-7 kg/m3的微隕石塵區(qū)，假設(shè)微隕石塵與飛船碰撞后即附著在飛船上.欲使飛船保持原速度不變，試求飛船的助推器的助推力應(yīng)增大為多少?飛船的正橫截面積S=2 m2解析選在時間t內(nèi)與飛船碰撞的微隕石塵為研究對象，其質(zhì)量應(yīng)等于底面積為S，高為vt的直柱體內(nèi)微隕石塵的質(zhì)量，即m=Svt，初動量為0，末動量為mv

6、.設(shè)飛船對微隕石的作用力為F，由動量定理得，那么 。根據(jù)牛頓第三定律可知，微隕石對飛船的撞擊力大小也等于20 N.因此，飛船要保持原速度勻速飛行，助推器的推力應(yīng)增大20 N。動量定理的應(yīng)用可擴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，運用動量定理，就不用考慮運動的細節(jié)，可“一網(wǎng)打盡，干凈利索。質(zhì)量為m的物體靜止放在足夠大的程度桌面上，物體與桌面的動摩擦因數(shù)為，有一程度恒力F作用在物體上，使之加速前進，經(jīng)t1 s撤去力F后，物體減速前進直至靜止，問:物體運動的總時間有多長?解析此題假設(shè)運用牛頓定律解決那么過程較為繁瑣，運用動量定理那么可一氣呵成，一目了然.由于全過程初、末狀態(tài)動

7、量為零，對全過程運用動量定理，有 ，故 。點評 此題同學們可以嘗試運用牛頓定律來求解，以求掌握一題多解的方法，同時比較不同方法各自的特點，這對今后的學習會有較大的幫助。動量定理的應(yīng)用可擴展到物體系盡管系統(tǒng)內(nèi)各物體的運動情況不同，但各物體所受沖量之和仍等于各物體總動量的變化量。質(zhì)量為M的金屬塊和質(zhì)量為m的木塊通過細線連在一起，從靜止開場以加速度a在水中下沉，經(jīng)時間t1，細線斷裂，金屬塊和木塊別離，再經(jīng)過時間t2木塊停頓下沉，此時金屬塊的速度多大?此時金屬塊還沒有碰到底面.解析金屬塊和木塊作為一個系統(tǒng)，整個過程系統(tǒng)受到重力和浮力的沖量作用，設(shè)金屬塊和木塊的浮力分別為F浮M和F浮m，木塊停頓時金屬塊的速度為vM，取豎直向下的方向為正方向，對全過程運用動量定理得細線斷裂前對