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動(dòng)量定理FΔt=mvt-mv0可以用一種更簡(jiǎn)潔的方式FΔt=ΔP表達(dá).式中左邊表示物體受到的沖量.右邊表示動(dòng)量的增量.此式稍加變形就得 其含義是:物體所受外力(若物體同時(shí)受幾個(gè)力作用.則為合外力)等于物體動(dòng)量的變化率.這一公式通常稱為“牛頓第二定律的動(dòng)量形式 .這一形式更接近于牛頓自己對(duì)牛頓第二定律的表述.應(yīng)用這個(gè)表述我們?cè)诜治鼋鉀Q某些問(wèn)題時(shí)會(huì)使思路更加清晰.簡(jiǎn)潔. [例1]如圖所示.在粗糙水平面上放一三角本塊a.若物體b在a的斜面上靜止.加速.勻速或減速下滑時(shí).在四種情況下a對(duì)平面的壓力比a.b兩重力之和大還是小? 解法一:如圖所示. N=Ga+Ny+fy Ny=Nb-acosθ=Gbcos2θ fy=fb-asinθ.當(dāng)b沿斜面勻速下滑時(shí).在數(shù)值上fb-a=fa-b= Gbsinθ 所以fy=Gbsin2θ 所以 N= Ga+Gbsin2θ+Gbcos2θ=Ga+Gb 當(dāng)b在a上靜止時(shí)情形亦如此N=Ga+Gb 當(dāng)b在a上加速下滑時(shí)f<Gbsinθ.所以 N<Ga+Gb 當(dāng)b在a上減速下滑時(shí)f>Gbsinθ.所以N>Ga+Gb 解法二:將a.b視為一整體如圖所示.將N分解 根據(jù)動(dòng)量定理[N0-(Ga+Gb )]Δt=ΔP 顯然勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)N= Ga+Gb 加速運(yùn)動(dòng)時(shí)N<Ga+Gb 減速運(yùn)動(dòng)時(shí)N>Ga+Gb 下面我們?cè)賮?lái)討論a與地面間摩擦力的方向 (1)當(dāng)b沿料面勻速運(yùn)動(dòng)或靜止在斜面上, (2)當(dāng)b沿斜面加速下滑, (3)當(dāng)b沿斜面減速下滑, (4)當(dāng)b沿斜面向上運(yùn)動(dòng). 解法一:(l)當(dāng)b靜止在斜面或沿料面勻速下滑時(shí)對(duì)b有:Gbsinθ=f N=Gbcosθ 對(duì)a受力分析如圖所示.比較fx與Nx的大小 fx=fcosθ= Gbsinθcosθ.Nx=Gbcosθsinθ 所以當(dāng)b靜止或沿料面勻速下滑時(shí).fx=Nx.a與平面間無(wú)摩擦力. (2)當(dāng)b沿斜面加速下滑時(shí)對(duì)b .Gbsinθ>f所以對(duì)a .fx<Nx.摩擦力方向向左 (3)當(dāng)b沿斜面減速下滑時(shí) Gbsinθ<f所以對(duì)a.fx>Nx.摩擦力方向向右 (4)當(dāng)b沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí).a受到b對(duì)它摩擦力的方向斜向上.很顯然地面對(duì)a摩擦力方向向左. 解法二:將ab視為一個(gè)系統(tǒng).將b的速度分解如圖所示. (1)當(dāng)停止或勻速下滑時(shí).Δvx=0. 根據(jù)動(dòng)量定理.ab在水平方向受到?jīng)_量為零.所以產(chǎn)生沖量的摩擦力為零. (2)當(dāng)沿斜面加速下滑時(shí)fΔt=mbΔvx.f與Δvx同向.所以f方向向左. (3)當(dāng)沿斜面減速下滑時(shí):我們可用同樣方法得出f方向向右. 注意:當(dāng)b沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí).Δvx=0.由動(dòng)量定理可知.f應(yīng)當(dāng)為零.而實(shí)際上方向向左.為什么?這里必須清楚.當(dāng)b沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí).對(duì)這個(gè)系統(tǒng).水平方向的合外力已經(jīng)不單是f了.必須有除f以外的外力存在.而且它的方向或者其分力方向水平向右.否則b不會(huì)沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng). [例2]如圖所示.等臂天平左端有一容器.內(nèi)盛有水.水中有一密度小于水密度的木球.有一細(xì)繩一端系球.一端固定于燒杯底部.整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài).假設(shè)細(xì)繩突然斷裂.小球相對(duì)于水向上加速運(yùn)動(dòng).天平將如何? 解法一:按照常規(guī)則應(yīng)進(jìn)行如下分析 對(duì)盤:如圖4-12中1所示(N為臂對(duì)盤的支持力.F為杯對(duì)盤的壓力) N=F+G盤 ① 對(duì)杯底:如圖4-12中2所示(F/為盤對(duì)杯的支持力.T為繩對(duì)杯的拉力.F水為水對(duì)杯的壓力) F/=F F/=G杯+F水-T ② 對(duì)水:如圖4-12中3所示( F/水為杯底對(duì)水的支持力.F/浮為球?qū)λ饔昧? F/水= F/浮十G水 ③ 對(duì)球(F浮為水對(duì)球的浮力.T/為繩對(duì)球的拉力.T/= T)F。紽/浮 當(dāng)靜止時(shí) F浮=T/十 G球 代入③得 F/水=T/十G球 + G水 代入②得 F/= G杯十 G水+G球 代入①得 N=G盤+G杯十 G水+G球 當(dāng)繩斷時(shí).對(duì)杯底如圖4-12中4所示. F/=G杯+ G水 ④ F浮一G球=m木球a-m水球a 即F浮 =G球十m木球a-m水球a 代入③得 對(duì)水F/水= G球+G水+m木球a-m水球a 代入④得 F=G杯十G水十G球十m木球a-m水球a 代入①得 N=G盤+G杯十 G水+G球十m木球a-m水球a 所以天平左端上升. 解法二:若將盤.杯.水.球視為一個(gè)整體.則根據(jù)動(dòng)量定理 FΔt=ΔP 即[N(G盤+G杯十 G水+G球 )]Δt=ΔP 當(dāng)靜止時(shí)ΔP=0 所以 N=G盤+G杯十 G水+G球 當(dāng)木球向上運(yùn)動(dòng)水球向下運(yùn)動(dòng)時(shí),ΔP=m木球Δv-m水球Δv<0 所以 N<G盤+G杯十 G水+G球 從而知天平左端上升. 說(shuō)明:前法較后法步驟繁雜.使人接受困難.后法兩步即可得出結(jié)論.兩法比較.繁簡(jiǎn)分明. [例3]如圖所示.在光滑水平面上.有A.B兩輛小車.水平面左側(cè)有一豎直墻.在小車B上坐著一個(gè)小孩.小孩與車B的總質(zhì)量是車A的10倍.兩車從靜止開(kāi)始.小孩把車A以對(duì)地速度v推出.車A與墻碰撞后仍以原速率返回.小孩接到車A后.又把它以對(duì)地速度v推出.車A返回后.小孩再把它推出.每次推出.小車A對(duì)地速度都是v.方向向左.則小孩共把車A推出多少次后.車A返回小孩不能再接到? 解析:題中車A多次與車B及墻壁間發(fā)生相互作用.而每次與車B作用時(shí).水平方向合力為0.故A.B每次作用時(shí).由車A與車B組成系統(tǒng)動(dòng)量守恒.而每次作用后車B的速度是下一次作用前的速度.這為一個(gè)隱含條件.車A返回.小孩不能接到的臨界條件是vB=v. 設(shè)第一次.第二次.-.第n次作用后.車B的速度為v1.v2.-.vn.每次作用.車A與車B動(dòng)量守恒.從而得到 0=10mvl-mv ---① 10mvl +mv=10mv2-mv ---② 10mv2 +mv=10mv3-mv ---③ --- 10mvn-1 +mv=10mvn-mv 把n式相加得:(n-1)mv= 10mvn-nmv 即得:vn=v≥v 則 n≥5.5. n取整數(shù). n=6次后.車A 返回時(shí).小孩接不到車A 巧解:對(duì)A.B系統(tǒng).所受合外力就是墻的彈力.這個(gè)彈力每次產(chǎn)生沖量大小為2mv.要使B不再接到 A.必須vA≤vB.這里先取一個(gè)極限值vA=vB=v .則: 根據(jù)動(dòng)量定理. n2mv=(M+m)v 將M=10m代入解得 n=5.5.所以推6次即可. 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

神舟七號(hào)宇宙飛船的航天員在準(zhǔn)備出艙進(jìn)行太空漫步時(shí),意外發(fā)現(xiàn)艙門很難打開(kāi),有人臆測(cè)這可能與光壓有關(guān).已知光子的動(dòng)能p、能量E與光速c的關(guān)系為Epc,假設(shè)艙門的面積為1.0 m2,每平方公尺的艙門上每秒入射的光子能量為1.5 kJ,則艙門因反射光子而承受的力,最大約為多少牛頓?

(  )

A.0.5×10-5           B.1.0×10-5

C.0.5×10-2                D.1.0×10-3

【解析】:平方公尺即為平方米.光子被艙門反射前后,光子動(dòng)量變化量最大為Δp=2p(垂直入射與反射時(shí)),又因?yàn)?i>E=pc,即對(duì)應(yīng)于光子入射的能量為E時(shí)光子的動(dòng)量改變量為Δp=,取Δt時(shí)間內(nèi)入射的所有光子作為研究對(duì)象,由題意知Δt內(nèi)與艙門發(fā)生作用的光子總能量為EΔt×1.5 kJ,根據(jù)動(dòng)量定理FΔtΔpF===,則:F=N=1.0×10-5N,B正確.

 

 

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神舟七號(hào)宇宙飛船的航天員在準(zhǔn)備出艙進(jìn)行太空漫步時(shí),意外發(fā)現(xiàn)艙門很難打開(kāi),有人臆測(cè)這可能與光壓有關(guān).已知光子的動(dòng)能p、能量E與光速c的關(guān)系為Epc,假設(shè)艙門的面積為1.0 m2,每平方公尺的艙門上每秒入射的光子能量為1.5 kJ,則艙門因反射光子而承受的力,最大約為多少牛頓?

(  )

A.0.5×10-5           B.1.0×10-5

C.0.5×10-2                D.1.0×10-3

【解析】:平方公尺即為平方米.光子被艙門反射前后,光子動(dòng)量變化量最大為Δp=2p(垂直入射與反射時(shí)),又因?yàn)?i>E=pc,即對(duì)應(yīng)于光子入射的能量為E時(shí)光子的動(dòng)量改變量為Δp=,取Δt時(shí)間內(nèi)入射的所有光子作為研究對(duì)象,由題意知Δt內(nèi)與艙門發(fā)生作用的光子總能量為EΔt×1.5 kJ,根據(jù)動(dòng)量定理FΔtΔpF===,則:F=N=1.0×10-5N,B正確.

 

 

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一個(gè)物體靜置于光滑水平面上,外面扣一質(zhì)量為M的盒子,如圖(1)所示.現(xiàn)給盒子一初速度v0,此后,盒子運(yùn)動(dòng)的vt圖象呈周期性變化,如圖(2)所示.請(qǐng)據(jù)此求盒內(nèi)物體的質(zhì)量.

 

【解析】:設(shè)物體的質(zhì)量為m,t0時(shí)刻受盒子碰撞獲得速度v,根據(jù)動(dòng)量守恒定律

Mv0mv,①

3t0時(shí)刻物體與盒子右壁碰撞使盒子速度又變?yōu)?i>v0,說(shuō)明碰撞是彈性碰撞

mvmv2,②

聯(lián)立①②解得mM.

(也可通過(guò)圖象分析得出v0v,結(jié)合動(dòng)量守恒,得出正確結(jié)果)

 

 

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一個(gè)物體靜置于光滑水平面上,外面扣一質(zhì)量為M的盒子,如圖(1)所示.現(xiàn)給盒子一初速度v0,此后,盒子運(yùn)動(dòng)的vt圖象呈周期性變化,如圖(2)所示.請(qǐng)據(jù)此求盒內(nèi)物體的質(zhì)量.

 

【解析】:設(shè)物體的質(zhì)量為mt0時(shí)刻受盒子碰撞獲得速度v,根據(jù)動(dòng)量守恒定律

Mv0mv,①

3t0時(shí)刻物體與盒子右壁碰撞使盒子速度又變?yōu)?i>v0,說(shuō)明碰撞是彈性碰撞

mvmv2,②

聯(lián)立①②解得mM.

(也可通過(guò)圖象分析得出v0v,結(jié)合動(dòng)量守恒,得出正確結(jié)果)

 

 

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(08年重慶一中一模)如圖,質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為l的小車靜止在光滑的水平面上。質(zhì)量為m的小物塊放在小車的最左端。現(xiàn)在一水平恒力F作用在小物塊上,使物塊從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),物塊和小車之間的摩擦力為f。經(jīng)過(guò)時(shí)間t,小車運(yùn)動(dòng)的位移為s,物塊剛好滑到小車的最右端。

       ①此時(shí)物塊的動(dòng)能為(F-f)(s+l)

       ②此時(shí)物塊的動(dòng)量為F t

       ③這一過(guò)程中,物塊和小車增加的機(jī)械能為Fs

       ④這一過(guò)程中,物塊和小車產(chǎn)生的內(nèi)能為f l

       以上判斷正確的是                                                                                          

       A.①②                      B.③④                     C.②③                     D.①④

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