高考物理知識點復習之動量定理的六種應用-最高考

1、學習必備歡迎下載高考物理知識點復習之動量定理的六種應用動量定理是力對時間的積累效應，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用。 一、用動量定理解釋生活中的現(xiàn)象 例1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

2、 . 不論紙條是快速抽出，還是緩緩抽出，粉筆在水平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。如果緩慢抽出紙條， 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。如果在極短的時間內(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。 二、用動量定理解曲線

3、運動問題 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，若不在同一直線，需考慮運用矢量法則或動量定理是變力，需用動量定理I=p 求解p=Ft I 。求解p. 用I=F · t求沖量，F(xiàn) 必須是恒力，若F

4、三、用動量定理解決打擊、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，不必討論每一瞬時力的大小和加速度大小問題。 例3蹦床是運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動項目.一個質(zhì)量為60 kg的運動員， 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學習必備歡迎下載離水平網(wǎng)面1.8 m高處 . 已知運動員與網(wǎng)接觸的時間為1.4 s.試求網(wǎng)對運動員的平均沖擊力.( 取g=10 m/s2)解析將運動員看成質(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

5、方向向上，大小，接觸過程中運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。 四、用動量定理解決連續(xù)流體的作用問題在日常生活和生產(chǎn)中，常涉及流體的連續(xù)相互作用問題，用常規(guī)的分析方法很難奏效若構(gòu)建柱體微元模型應用動量定理分析求解，則曲徑通幽，“柳暗花明又一村”。. 例 4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增大

6、為多少?( 已知飛船的正橫截面積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. 設飛船對微隕石的作用力為F，由動量定理則根據(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，助推器的推力應增大20 N。 五、動量定理的應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。 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，有一水平

7、恒力F 作用在物體上，使之加速前進，經(jīng)至靜止，問 : 物體運動的總時間有多長?t1 s撤去力F 后，物體減速前進直 解析 本題若運用牛頓定律解決則過程較為繁瑣，運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，對全過程運用動量定理 點評 本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。 六、動量定理的應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。學習必備歡迎下載 例 6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，從靜止開始以加速度 a 在水中下沉， 經(jīng)時間t1 ，細線斷裂， 金屬塊和木塊分離，再經(jīng)過時間t2木塊停止下沉，此時金屬塊的速度多大?( 已知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，設金屬塊和木塊的浮力分別為F浮 M和F 浮m，木塊停止時金屬塊的速度為vM，取