文|孟凡伟
动量这一章内容并不多。 简单来说,它由两个概念(动量和冲量)、一个定理(动量定理)、一个定律(动量守恒定律)组成,下面分别进行讲解。
1. 势头。 在物理学中,物体的质量和速度的乘积被定义为动量,用大写符号P表示。动量是一个矢量,因此它有大小和方向。 运算遵循平行四边形定律; 动量是一个状态量,所以动量描述了物体的运动状态,即某一时刻或某一位置的动量; 动量是一个相对量,因此物体动量的大小与参考物体的选择有关。 通常,当没有特殊说明时,速度是相对于地球或表面的。 特殊情况下有特殊说明。
动量和动能都是描述运动状态的物理量。 动能从做功能力的角度描述运动状态,而动量从运动与物体相互作用量的变化角度描述运动状态。 动量是矢量,动能是标量。 当动能改变时,动量肯定会改变,但当动量改变时,动能可能不会改变。
2.冲动。 在物理学中,力和力作用时间的乘积被定义为力的冲量。 也可以说是力在时间上的积累,用大写符号I表示。要计算一个力的冲量,需要明确它是某个力的冲量还是几个力的冲量,无论是恒定力的冲量还是变力的冲量。
冲量是一个适当的量动量守恒定律,所以计算几个力的冲量之和必须遵守平行四边形定律; 冲量是一个过程量,所以某个时刻或某个位置的冲量是不能说的。 冲动对应一段时间或一个过程; 冲量是一个绝对量,与参考对象的选择无关。
3、动量定理指出,作用在物体上的净外力的冲量等于物体动量的变化。 在计算动量变化时,首先必须指定正方向,但动量变化的方向与指定的正方向无关。 指定正方向的目的是将向量转为标量,然后进行代数运算。 动量变化的方向与作用在物体上的净外力的方向相同。
应用动量定理时要注意三点:一是要明确研究对象,即动量定理应用到什么对象上;二是要明确研究对象。 其次,要注意初态和终态的选择,即在哪个过程中使用动量定理。 在这个过程中,我们是不是先求出各分量的合力,然后再乘以时间呢? 或者我们应该先求每个力的冲量,然后再求矢量和? 特别是在计算变力的冲量时,通常利用动量的变化来计算外力的冲量。
因为动量定理是一个温和的表达式,高中时通常会涉及到一维的情况,所以指定正方向后就变成了标量表达式,然后进行代数运算。
4.动量守恒定律。 当系统不受外力作用或总外力为零时,系统中各物体相互作用前的动量之和等于系统中各物体相互作用后的动量之和。
判断系统作用前后动量是否守恒的条件是系统是否受力或者总外力是否为零。 如果系统在某个方向上没有力或者该方向上的合力为零,则系统在该方向上的动量守恒。 如果系统所受的外力远小于系统的内力,则也可以认为系统的动量近似守恒。 通常,在爆炸瞬间或作用时间较短时,可以认为系统动量守恒。
应用动量守恒定律回答问题时,应注意以下三点:一是选择研究对象,即选择哪些物体作为研究对象。 在高中阶段,通常会合理选择研究对象,将多个对象转化为两个物体之间的相互作用; 其次,在哪个过程中应用动量守恒,以及在何处选择系统作用过程的初始状态和最终状态; 最后是正方向的调节,因为动量是适量的。 应用动量守恒定律时动量守恒定律,如果对速度没有特殊说明,参考物体应为地面。
这部分计算题通常涉及两类题:一是人船模型,只研究动量之间的关系;二是人机模型,只研究动量之间的关系; 另一种是子弹击中块模型,涉及动量守恒和能量守恒问题。