动力,冲动
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动量变化和动量变化率
(1) 物体的最终动量与初始动量的矢量差称为物体的动量变化。 △P=mv'-mv,其方向与速率变化方向相同。
(2)物体动量的变化率
等于其上的合力。
动量定律
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(1) 物体在一个过程中的动量变化等于它在这个过程中受到的合冲量。
(2) △P=I合或mv'-mv=F合t
应用动量定律解决问题的常见步骤
(1)选择研究对象,明确运动过程
(2) 受力分析及运动初末状态分析
(3) 选择正方向,根据动量定律求解多项式
应用
动量定律阐明了冲量与动量变化之间的关系。
1.应用动量定律的两类简单问题
(1) 应用 I=ΔP 求变力的冲量和平均排斥力。
物体受到变力,变力的冲量不能直接用I=Ft求得。
(2) 应用ΔP=Ft求物体在恒力作用下作曲线运动的动量变化。
在曲线运动中,排斥力是一个恒力,可以得到恒力的冲量,相当于动量的变化。
2.使用动量定律的注意事项
(1) 可以用牛顿第二定律解决的问题也可以用动量定律解决。 该题不涉及加速度和位移,用动量定律更容易求解。
(2) 动量定律的表达式是矢量公式。 用它分析问题时,一定要注意动量的方向、动量和动量的变化。 式中的F为作用在物体或系统上的合力。
3.动量定律在电磁感应现象中的应用
在电磁感应现象中,安培力往往是变力,动量定律可以用来求解运动过程中的时间、位移、速度等化学量。
练习
1、一辆汽车从弧形拱桥的最高点匀速驶下。 在此过程中,下列说法正确的是( )
A、车辆的动量保持不变
B、车辆的机械能降低
C、车辆的合力为零
D、作用在车辆上的合外力为零
蓝光
分析
如果车辆以匀速做圆周运动,动量大小不变,但方向发生变化动量定理中的p怎么求,故A错;
车辆向下行驶时,有摩擦力做功,使车辆的机械能减少,故B正确;
因为车辆做匀速圆周运动,是变速运动,它所受的外力合力不为零,故C错;
作用在车辆上的合外力仍然垂直于速度,所以这个力不做功,所以D正确;
2. 如图所示,足球运动员在接住来袭的足球时,通常会伸出四肢去迎球。 手触球后,双脚迅速跟随球向后方移动。 这可以做到(
)
A.减小球的动量变化量
B.减少球对对方斥力的冲量
C.减小球的动量变化率
D.延长俯仰过程的时间,减少动量变化量
C
分析
根据动量定律
,而抛球时,先伸直四肢接球。 手触球后,双脚迅速带球带向后方,以延长时间,减轻用力,即
,即小球的动量变化率减小,故C正确。
3、如图所示,同样大小的摆球a和b的质量分别为m和3m。 摆锤外观相同,并排悬挂。 当平衡时,两个球刚好接触。 现在将球 a 以小角度向左摆动并释放。 如果两个球之间的碰撞是弹性的,下列哪项是正确的?
A.第一次碰撞后,两球速度相等
B.第一次碰撞后,两球的动量相等
C.第一次碰撞后,两球的最大摆动角度不同
D.当第二次碰撞发生时,两球处于各自的平衡位置
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分析
两球碰撞前后,水平方向没有外力作用,所以两球组成的系统在水平方向的动量守恒。 根据动量守恒定理:
,两球的碰撞是弹性的,所以机械能守恒,即:
,求解两个方程得到:
动量定理中的p怎么求,可以看出,在第一次碰撞之后,两个球的速度是相等的,所以A是正确的;
因为两球的质量不相等,所以两球相撞后的动量不相等,方向相反,故B错;
在两球碰撞后的上摆过程中,由于机械能守恒,所以上扬的最大高度相等,摆动的样子不同,所以两球碰撞后的最大摆动角度相同,所以C错了;
从单摆的周期公式
可见,两球摆动周期相同,半个周期后,两球在平衡位置发生第二次碰撞,故D正确。