【知识要点复习】
1、动量是矢量,其方向与速度方向相同,大小等于物体质量和速度的乘积,即P=mv。
2、冲量也是矢量,它是力在时间上的积累。冲量的方向和作用力的方向相同,大小等于作用力的大小和力作用时间的乘积。
在计算冲量时,不需要考虑被作用的物体是否运动,作用力是何种性质的力,也不要考虑作用力是否做功。
在应用公式I=Ft进行计算时,F应是恒力,对于变力,则要取力在时间上的平均值,若力是随时间线性变化的,则平均值为
3、动量定理:
动量定理是描述力的时间积累效果的,其表示式为I=ΔP=mv-mv0式中I表示物体受到所有作用力的冲量的矢量和,或等于合外力的冲量;
ΔP是动量的增量,在力F作用这段时间内末动量和初动量的矢量差,方向与冲量的方向一致。
动量定理可以由牛顿运动定律与运动学公式推导出来,但它比牛顿运动定律适用范围更广泛,更容易解决一些问题。
4、动量守恒定律
(1)内容:对于由多个相互作用的质点组成的系统,若系统不受外力或所受外力的矢量和在某力学过程中始终为零,则系统的总动量守恒,公式:
(2)内力与外力:系统内各质点的相互作用力为内力,内力只能改变系统内个别质点的动量,与此同时其余部分的动量变化与它的变化等值反向,系统的总动量不会改变。外力是系统外的物体对系统内质点的作用力,外力可以改变系统总的动量。
(3)动量守恒定律成立的条件
a、不受外力
b、所受合外力为零
c、合外力不为零,但F内>>F外,例如爆炸、碰撞等。
d、合外力不为零,但在某一方向合外力为零,则这一方向动量守恒。
(4)应用动量守恒应注意的几个问题:
a、所有系统中的质点,它们的速度应对同一参考系,应用动量守恒定律建立方程式时它们的速度应是同一时刻的。
b、无论机械运动、电磁运动以及微观粒子运动、只要满足条件,定律均适用。
(5)动量守恒定律的应用步骤。
第一,明确研究对象。
第二,明确所研究的物理过程,分析该过程中研究对象是否满足动量守恒的条件。
第三,明确初、末态的动量及动量的变化。
第四,确定参考系和坐标系,最后根据动量守恒定律列方程,求解。
例题分析
例1、对一个质量不变的物体,下列说法正确的是( )
A、物体的动能发生变化,其动量必定变
B、物体的动量发生变化,其动能必定变化
C、物体所受的合外力不为零,物体的动量肯定要发生变化,但物体的动能不一定变
D、物体所受的合外力为零时,物体的动量一定不发生变化
解析
本题讨论动量这一矢量与动能这一标量的关系。动能发生变化,物体的速率必然发生变化,故动量也必然改变。动量发生变化有可能只是速度方向发生改变,物体的动能不一定会发生变化。
物体所受合力不为零,加速度一定不为零,速度的改变有三种可能情形:
(1)只是速度大小发生变化,方向不变;
(2)只是速度方向变化而大小不变;
(3)速度的大小和方向都变。
所以,合外力不为零时,物体的动量肯定变,而物体所受合外力为零时,物体将做匀速直线运动或处于静止状态,故动量一定不会改变。综上所述,本题的正确答案为ACD。
点评
冲量和动量是两个重要概念,要明确以下几点:
(1)冲量是力对时间的累积效应,是过程量;而动量描述的是物体在某一时刻的运动状态,是状态量。
(2)合外力的冲量等于物体动量的变化量。在某一段时间内,冲量与物体动量的变化量方向一致,而动量是描述某一瞬时的状态量,所以,动量与冲量无关。
例2
玻璃杯从同一高度自由落下,掉落在硬质水泥地板上易碎,掉落在松软地毯上不易碎,这是由于玻璃杯掉在松软地毯上( )
A、所受合外力的冲量较小
B、动量的变化量较小
C、动量的变化率较小
D、地毯对杯子的作用力小于杯子对地毯的作用力
解析
杯子从同一高度自由落下,与地面相碰前的瞬时速度、动量都是一定的,由下落高度决定动量大小
与地面碰撞到静止在地面上,不管玻璃杯是否破碎,其动量的改变量的大小都等于