大学物理思考题答案第四章

PAGEPAGE5第四章动量守恒定律与能量守恒定律4-1用锤压钉，很难把钉子压入木块，如果用锤击钉，钉子就很容易进入木块。这是为什么？答：要将钉子压入木块中，受到木块的阻力是很大的，仅靠锤压钉子上面的重量远远不够，只有挥动锤子，使锤子在极短的时间内速度从很大突然变为零，在这过程中可获得较大的冲量，即:又因为很短，所以可获得很大的冲力，这样才足以克服木块的阻力，将钉子打进木块中去。4-2一人躺在地上，身上压一块重石板，另一人用重锤猛击石板，但见石板碎裂，而下面的人毫无损伤。何故？答：石板受击所受到的冲量很大，亦即很大。但是，由于石板的质量m很大，所以，石板的速度变化并不大。又因为用重锤猛击石板时，冲击力F很大，此力作用于石板，易击碎石板；但是，由于石板的面积很大，故作用于人体单位面积上的力并不大，所以下面的人毫无损伤。4-3两个质量相同的物体从同一高度自由下落，与水平地面相碰，一个反弹回去，另一个却贴在地上，问哪一个物体给地面的冲击较大？答：贴地：反弹：，则反弹回去的物体对地面冲击大。4-4两个物体分别系在跨过一个定滑轮的轻绳两端。若把两物体和绳视为一个系统，哪些力是外力？哪些力是内力？答：取系统和绳，内力：外力：，绳与滑轮摩擦力，滑轮对绳支持力。4-5在系统的动量变化中内力起什么作用？有人说：因为内力不改变系统的动量，所以不论系统内各质点有无内力作用，只要外力相同，则各质点的运动情况就相同。这话对吗？答：这话是错的。由质点系动量定理可知，在系统动量变化中，外力改变系统的动量，内力不改变系统的动量；但内力改变各质点的动量，所以各质点的运动情况就不相同。4-6我国东汉史学者王充在其所著《论衡》一书中记有：“古之多力者，身能负荷千钧，手能决角伸钩，使之自举，不能离地。”说的是古代大力士自己不能把自己举离地面。这个说法正确吗？为什么？答：正确。取人和地球为一系统，重力是内力，不能改变系统的动量，所以自己不能举起自己。4-7人从大船上容易跳上岸，而从小船上不容易跳上岸，这是为什么？答：水平无外力，动量守恒，小船：，，大船：，，；，；则小船后退较远，相当从远处跳，跳到水里。4-8一人在帆船上用鼓风机正对帆鼓风，试图使帆船前进，但他发现，船非但不前进，反而缓慢后退，这是为什么？答：鼓风机喷出气体对帆作用力，与气体对鼓风机作用力，是一对平衡力，作用船上，。鼓风机对气体的作用力，船应不动，但气体吹到帆上时，帆左边流速大，压强小；帆右边流速小，压强大，，帆的面积相同，，船缓慢后退。流体力学公式，伯努力方程：表明，压强大，速度小；压强小，速度大。4-9质点系的动量守恒，是否意味着该系统中一部分质点的速率变大时，另一部分质点的速率一定会变小？答：由质点系动量守恒定律当时，恒矢量可知，质点系各质点动量的矢量和保持不变。而不是一部分质点的速率变大，另（2）引力势能是由引力作功得出的，它的量值是绝对的。当取时，，则取无穷远为势能零点，引力势能为：取地球中心为势能零点，且，引力势能为：取地面为势能零点，引力势能为：。（4）可正、可负。与势能零点的选取有关。4-18在弹性限度内，如果将弹簧的伸长量增加到原来的两倍，那么弹性势能是否也增加为原来的两倍？答：错。当时，弹性势能为所以，应是4倍。4-19如题图所示，行星绕日运行时，从近日点向远日点运行的过程中，太阳对它的引力做正功还是做负功？从远日点向近日点运动的过程中，太阳对它的引力做正功还是做负功？由这个功来判断行星的动能以及行星和太阳系统的引力势能在这两个阶段运动中各是增加还是减少。答：从近日点向远日点运行的过程中，太阳对它的引力做功为，，引力做负功。从远日点向近日点运动的过程中，太阳对它的引力做功为，，引力做正功。从近日点向远日点运行的过程中，太阳对它的引力做负功，由保守力做功得势能增加。再由机械能守恒定律，在此过程中，动能减少，即，。从远日点向近日点运动的过程中，太阳对它的引力做正功，由保守力做功得势能减少。再由机械能守恒定律，在此过程中，动能增加，即，。4-20举例说明用能量方法和用牛顿定律各自求解哪些力学问题较方便，哪些力学问题不方便。答：当力学问题与过程无关，只与状态有关时，用能量方法求解较方便；反之，用牛顿定律求解较方便。4-21如题图所示，质量为的物体放在质量为的光滑斜面上，二者最初静止于一个光滑水平面上。有人以斜面为参考系，写出物体下滑高度时的速率的公式为式中是物体相对于斜面的速度。这一公式为什么错了？正确的公式应该如何写？答：斜面是非惯性系，机械能守恒定律是相对于惯性系的，所以该式是错的。若取地面为惯性系，由机械能守恒定律得式中：是对地的速度，是对地的速度。由速度变换式中：是物体相对于斜面的速度。由余弦定理如果能测出对地的速度，则物