2018高考物理復(fù)習(xí)動量定理的六種應(yīng)用

1、2018高考物理復(fù)習(xí)動量定理的六種應(yīng)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 粉筆下抽生，又要保證粉筆不倒，應(yīng)該緩緩、小心地將紙條 抽生,還是快速將紙條抽由 ？說明理由。解析紙條從粉筆下抽由，粉筆受到紙條對它的滑動摩 擦力μmg作用，方向沿著紙條抽由的方向 .不論紙條是快 速抽生，還是緩緩抽生，粉筆在水平方向受到的摩擦力的大 小不變.在紙條抽由過程中，粉筆受到摩擦力白作用時間用t表示，粉筆受到摩擦力的沖量為μmgt,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:μmgt=mvo如果緩慢抽由紙

2、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(yùn)動，粉筆就倒了。如果在極短的時間內(nèi)把紙條抽由，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、用動量定理解曲線運(yùn)動問題 例2以速度v0水平拋由一個質(zhì)量為 1 kg的物體，若 在拋生后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)。解析此題若求由末動量，再求它與初動量的矢量差， 則極為繁瑣.由于平拋生去的物體只受重力且為恒力，故所 求動量

3、的變化等于重力的沖量 .則Δp=Ft=mgt=1×10×5=50 kg·m/ s 。點(diǎn)評 運(yùn)用Δp=mv-mv0求Δp 時，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.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。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

4、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(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60 kg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1.8 m高處.已知運(yùn)動員與網(wǎng)接觸的時間為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)l處下落, 剛接觸網(wǎng)時速度方向向下，大小。彈跳后到達(dá)的高度為 h2,剛離網(wǎng)時速度方向向上， 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

5、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(yīng)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(jìn)入一密度為 ρ=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？（已知飛船的正橫截面積S=2 m2）解析選在時間Δt內(nèi)與飛船碰撞的微隕石塵為研 究對象，其

6、質(zhì)量應(yīng)等于底面積為S,高為vΔt的直柱體內(nèi)微隕石塵的質(zhì)量， 即m=ρSvΔt ,初動量為0, 末動量為mv.設(shè)飛船對微隕石的作用力為F。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 No五、 動量定理的應(yīng)用可擴(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

7、前進(jìn)，經(jīng) t1 s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。六、動量定理的應(yīng)用可擴(kuò)展到物體系 盡管系統(tǒng)內(nèi)各物體的運(yùn)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。例6質(zhì)量為M的金屬塊和質(zhì)量為 m的木塊通過細(xì)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(xì)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(shè)金屬塊和木塊的浮力分別為F浮M和F浮簿 木塊停止時金屬塊的速度為 vM,取