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第一章动量守恒研究 1 1动量定理 高中物理选修3 5 自然界中 碰撞 无处不在 大到天体 小到微观粒子 都在频繁的发生碰撞 质子的发现 那么 碰撞有何规律呢 让我们先从描述物体运动的一个物理量 动量 问1 一辆大货车和一辆小轿车 在相同的路面上用相同的速度行驶 哪一辆车要停下来更容易 问2 质量相同的两辆小轿车 在相同的路面上用不同的速度行驶 哪一辆车要停下来更容易 可见 物体运动状态的改变与物体的质量和运动速度有关 物理学上把质量与速度的乘积称为动量 问3 如果是大货车慢 轿车快在相同的路面上行驶 哪一辆车要停下来更容易 一 动量 p 1 定义 物体质量与速度的乘积 2 单位 kg m s 1 动量是矢量 方向与速度方向相同 由动量的定义式可知 2 动量既有瞬时性 状态量 通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量 运动中质量不变的物体 不同时刻动量的变化 解 以水平向右为正方向 动量方向向右 动量方向向左 动量变化量方向向左 上例中 网球动量的变化的原因是什么 是因为球拍的作用力 物体动量的变化显然与物体受到的作用力有关 可见 设一质量为m的物体 初速度为v1 在合力恒为F的力的作用下 经过一段时间t 速度变为v2 则物体的加速度 又 将公式变形 由式可知动量变化还与力的作用时间有关 二 冲量 I 1 定义 力与力作用时间的乘积 2 单位 N S 由冲量的定义式可知 1 冲量是矢量 方向与力方向相同 2 冲量是过程量 它描述的是力作用在物体上的时间累积效应 三 动量定理 物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化 公式变形可得 表明 作用于物体上的合外力等于物体动量的变化率 由动量定理还可以看出 当物体动量变化一定时 力的作用时间越短 作用力越大 力作用时间越长 作用力越小 可见 动量定理是牛顿第二定律的另一种表述 四 碰撞与缓冲 动量定理应用 物体的动量变化量一定时 力的作用时间越短 力就越大 力的作用时间越长 力就越小 例如 冲床冲压工件时 缩短力的作用时间 产生很大的作用力 而在搬运玻璃等易碎物品时 包装箱内放些碎纸 刨花 塑料等 是为了延长作用时间 减小作用力 作用力一定时 力的作用时间越长 动量变化量越大 力的作用时间越短 动量变化量越小 例如 用铁锤猛击放在 气功师 身上的石板时 石裂而不伤人 就是由于铁锤打击石板的时间极短 铁锤对石板的冲量很小 石板的动量几乎不变 躺着的 气功师 才不会受伤害 四 碰撞与缓冲 铁锤敲下 鸡蛋会破吗 质量为0 5kg的弹性小球 从1 25m高处自由下落 与地板碰撞后回跳高度为0 8m 设碰撞时间为0 1s g取10m s2 求小球对地板的平均冲力 标准解答 解法一 分段处理 取小球为研究对象 根据物体做自由落体和竖直上抛运动 可知碰撞前的速度方向向下 碰撞后的速度方向向上 碰撞时小球受力情况如图所示 取竖
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