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物理动量相关知识篇一
[例 1] 竖立放置的粉笔压在纸条的一端.要想把纸条从粉笔下抽出,又要保证粉笔不倒,应该缓缓、小心地将纸条抽出,还是快速将纸条抽出?说明理由。
[解析] 纸条从粉笔下抽出,粉笔受到纸条对它的滑动摩擦力μmg作用,方向沿着纸条抽出的方向.不论纸条是快速抽出,还是缓缓抽出,粉笔在水平方向受到的摩擦力的大小不变.在纸条抽出过程中,粉笔受到摩擦力的作用时间用t表示,粉笔受到摩擦力的冲量为μmgt,粉笔原来静止,初动量为零,粉笔的末动量用mv表示.根据动量定理有:μmgt=mv。
如果缓慢抽出纸条,纸条对粉笔的作用时间比较长,粉笔受到纸条对它摩擦力的冲量就比较大,粉笔动量的改变也比较大,粉笔的底端就获得了一定的速度.由于惯性,粉笔上端还没有来得及运动,粉笔就倒了。
如果在极短的时间内把纸条抽出,纸条对粉笔的摩擦力冲量极小,粉笔的动量几乎不变.粉笔的动量改变得极小,粉笔几乎不动,粉笔也不会倒下。
[例 2] 以速度v0 水平抛出一个质量为1 kg的物体,若在抛出后5 s未落地且未与其它物体相碰,求它在5 s内的动量的变化.(g=10 m/s2)。
[解析] 此题若求出末动量,再求它与初动量的矢量差,则极为繁琐.由于平抛出去的物体只受重力且为恒力,故所求动量的变化等于重力的冲量.则
δp=ft=mgt=1×10×5=50 kg·m / s。
[点评] ① 运用δp=mv-mv0求δp时,初、末速度必须在同一直线上,若不在同一直线,需考虑运用矢量法则或动量定理δp=ft求解δp.②用i=f·t求冲量,f必须是恒力,若f是变力,需用动量定理i=δp求解i。
打击、碰撞过程中的相互作用力,一般不是恒力,用动量定理可只讨论初、末状态的动量和作用力的冲量,不必讨论每一瞬时力的大小和加速度大小问题。
[例 3] 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目.一个质量为60 kg的运动员,从离水平网面3.2 m高处自由落下,触网后沿竖直方向蹦回到离水平网面1.8 m高处.已知运动员与网接触的时间为1.4 s.试求网对运动员的平均冲击力.(取g=10 m/s2)
[解析] 将运动员看成质量为m的质点,从高h1处下落,刚接触网时速度方向向下,大小 。
弹跳后到达的高度为h2,刚离网时速度方向向上,大小,
接触过程中运动员受到向下的重力mg和网对其向上的弹力f.选取竖直向上为正方向,由动量定理得: 。
由以上三式解得:,
代入数值得: f=1.2×103 n。
在日常生活和生产中,常涉及流体的连续相互作用问题,用常规的分析方法很难奏效.若构建柱体微元模型应用动量定理分析求解,则曲径通幽,“柳暗花明又一村”。
[[例 4]] 有一宇宙飞船以v=10 km/s在太空中飞行,突然进入一密度为ρ=1×10-7 kg/m3的微陨石尘区,假设微陨石尘与飞船碰撞后即附着在飞船上.欲使飞船保持原速度不变,试求飞船的助推器的助推力应增大为多少?(已知飞船的正横截面积s=2 m2)
[解析] 选在时间δt内与飞船碰撞的微陨石尘为研究对象,其质量应等于底面积为s,高为vδt的直柱体内微陨石尘的质量,即m=ρsvδt,初动量为0,末动量为mv.设飞船对微陨石的作用力为f,由动量定理得,
则 根据牛顿第三定律可知,微陨石对飞船的撞击力大小也等于20 n.因此,飞船要保持原速度匀速飞行,助推器的推力应增大20 n。
物体在不同阶段受力情况不同,各力可以先后产生冲量,运用动量定理,就不用考虑运动的细节,可“一网打尽”,干净利索。
[[例 5]] 质量为m的物体静止放在足够大的水平桌面上,物体与桌面的动摩擦因数为μ,有一水平恒力f作用在物体上,使之加速前进,经t1 s撤去力f后,物体减速前进直至静止,问:物体运动的总时间有多长?
[[解析]] 本题若运用牛顿定律解决则过程较为繁琐,运用动量定理则可一气呵成,一目了然.由于全过程初、末状态动量为零,对全过程运用动量定理,有
故。
[点评] 本题同学们可以尝试运用牛顿定律来求解,以求掌握一题多解的方法,同时比较不同方法各自的特点,这对今后的学习会有较大的帮助。
尽管系统内各物体的运动情况不同,但各物体所受冲量之和仍等于各物体总动量的变化量。
[[例 6]] 质量为m的金属块和质量为m的木块通过细线连在一起,从静止开始以加速度a在水中下沉,经时间t1,细线断裂,金属块和木块分离,再经过时间t2木块停止下沉,此时金属块的速度多大?(已知此时金属块还没有碰到底面.)
[[解析]] 金属块和木块作为一个系统,整个过程系统受到重力和浮力的.冲量作用,设金属块和木块的浮力分别为f浮m和f浮m,木块停止时金属块的速度为vm,取竖直向下的方向为正方向,对全过程运用动量定理得
①
细线断裂前对系统分析受力有
, ②
联立①②得 。
综上,动量定量的应用非常广泛.仔细地理解动量定理的物理意义,潜心地探究它的典型应用,对于我们深入理解有关的知识、感悟方法,提高运用所学知识和方法分析解决实际问题的能力很有帮助.
物理动量相关知识篇二
1.动量和冲量
(1)动量:运动物体的质量和速度的乘积叫做动量,即p=mv。是矢量,方向与v的方向相同。两个动量相同必须是大小相等,方向一致。
(2)冲量:力和力的作用时间的乘积叫做该力的冲量,即i=ft。冲量也是矢量,它的方向由力的方向决定。
2.★★动量定理:物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。表达式:ft=p′-p或ft=mv′-mv
(1)上述公式是一矢量式,运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向。高三物理一轮复习中也需要特别注意。
(2)公式中的f是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力。
(3)动量定理的研究对象可以是单个物体,也可以是物体系统。对物体系统,只需分析系统受的外力,不必考虑系统内力。系统内力的作用不改变整个系统的总动量。
(4)动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力。对于变力,动量定理中的力f应当理解为变力在作用时间内的平均值。
★★★3.动量守恒定律:一个系统不受外力或者所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。
表达式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
(1)动量守恒定律成立的条件
①系统不受外力或系统所受外力的合力为零。
②系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多,如碰撞问题中的摩擦力,爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多,可以忽略不计。
③系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量的分量保持不变。
(2)动量守恒的速度具有“四性”:①矢量性;②瞬时性;③相对性;④普适性。
4.爆炸与碰撞
(1)爆炸、碰撞类问题的共同特点是物体间的相互作用突然发生,作用时间很短,作用力很大,且远大于系统受的外力,故可用动量守恒定律来处理。
(2)在爆炸过程中,有其他形式的能转化为动能,系统的动能爆炸后会增加,在碰撞过程中,系统的总动能不可能增加,一般有所减少而转化为内能。
(3)由于爆炸、碰撞类问题作用时间很短,作用过程中物体的位移很小,一般可忽略不计,可以把作用过程作为一个理想化过程简化处理。即作用后还从作用前瞬间的位置以新的动量开始运动。
5.反冲现象:反冲现象是指在系统内力作用下,系统内一部分物体向某方向发生动量变化时,系统内其余部分物体向相反的方向发生动量变化的现象。喷气式飞机、火箭等都是利用反冲运动的实例。显然,在反冲现象里,系统的动量是守恒的。
物理动量相关知识篇三
冲量与动量(物体的受力与动量的变化)
1.动量:p=v {p:动量(g/s),:质量(g),v:速度(/s),方向与速度方向相同}
3.冲量:i=ft {i:冲量(n?s),f:恒力(n),t:力的作用时间(s),方向由f决定}
4.动量定理:i=δp或ft=vt–v {δp:动量变化δp=vt–v,是矢量式}
5.动量守恒定律:p前总=p后总或p=p’′也可以是1v1+2v2=1v1′+2v2′
6.弹性碰撞:δp=0;δe=0 {即系统的动量和动能均守恒}
7.非弹性碰撞δp=0;0<δe<δe {δe:损失的动能,e:损失的最大动能}
8.完全非弹性碰撞δp=0;δe=δe {碰后连在一起成一整体}
9.物体1以v1初速度与静止的物体2发生弹性正碰:
v1′=(1-2)v1/(1+2) v2′=21v1/(1+2)
10.由9得的推论-----等质量弹性正碰时二者交换速度(动能守恒、动量守恒)
11.子弹水平速度v射入静止置于水平光滑地面的长木块m,并嵌入其中一起运动时的机械能损失
e损=v2/2-(m+)vt2/2=fs相对 {vt:共同速度,f:阻力,s相对子弹相对长木块的位移}
物理动量相关知识篇四
1.力的冲量
定义:力与力作用时间的乘积--冲量i=ft
矢量:方向--当力的方向不变时,冲量的方向就是力的方向。
过程量:力在时间上的累积作用,与力作用的一段时间相关
单位:牛秒、n?s
2.动量
定义:物体的质量与其运动速度的乘积--动量p=mv
矢量:方向--速度的方向
状态量:物体在某位置、某时刻的动量
单位:千克米每秒、kgm/s
3.动量定理∑ft=mvt-mv0
动量定理研究对象是一个质点,研究质点在合外力作用下、在一段时间内的一个运动过程。定理表示合外力的冲量是物体动量变化的原因,合外力的冲量决定并量度了物体动量变化的大小和方向。
矢量性:公式中每一项均为矢量,公式本身为一矢量式,在同一条直线上处理问题,可先确定正方向,可用正负号表矢量的方向,按代数方法运算。
当研究的过程作用时间很短,作用力急剧变化(打击、碰撞)时,∑f可理解为平均力。动量定理变形为∑f=δp/δt,表明合外力的大小方向决定物体动量变化率的大小方向,这是牛顿第二定律的另一种表述。
4.动量守恒:一个系统不受外力或所受到的合外力为零,这个系统的动量就保持不变,可用数学公式表达为p=p'系统相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量。
δp1=-δp2相互作用的两个物体组成的系统,两物体动量的增量大小相等方向相反。 δp=0系统总动量的变化为零
“守衡”定律的研究对象为一个系统,上式均为矢量运算,一维情况可用正负表示方向。注意把握变与不变的关系,相互作用过程中,每一个参与作用的成员的动量均可能在变
化着,但只要合外力为零,各物体动量的矢量合总保持不变。
注意各状态的动量均为对同一个参照系的动量。而相互作用的系统可以是两个或多个物体组成。
5.怎样判断系统动量是否守衡?
动量守衡条件是系统不受外力,或合外力为零。一般研究问题,如果相互作用的内力比外力大很多,则可认为系统动量守衡;根据力的独立作用原理,如果在某方向上合外力为零,则在该方向上动量守衡。
注意守衡条件对内力的性质没有任何限制,可以是电场力、磁场力、核力等等。对系统状态没有任何限制,可以是微观、高速系统,也可以是宏观、低速系统。而力的作用过程可以是连续的作用,可以是间断的作用,如二人在光滑平面上的抛接球过程。综上有:
物体运动状态是否变化取决于--物体所受的合外力。
(1)力的大小和方向;
(2)力作用时间的长短。实验表明只要力与其作用时间的乘积一定,它引起同一个物体的速度变化相同,力与力作用时间的乘积,可以决定和量度力的某种作用效果--冲量。系统的内力改变了系统内物体的动量,但系统外力才是改变系统总动量的原因。
物理动量相关知识篇五
其方向与速度方向相同,大小等于物体质量和速度的乘积,即p=mv。
它是力在时间上的积累。冲量的方向和作用力的方向相同,大小等于作用力的大小和力作用时间的乘积。
在计算冲量时,不需要考虑被作用的物体是否运动,作用力是何种性质的力,也不要考虑作用力是否做功。
在应用公式i=ft进行计算时,f应是恒力,对于变力,则要取力在时间上的平均值,若力是随时间线性变化的,则平均值为
动量定理是描述力的时间积累效果的,其表示式为i=δp=mv-mv0式中i表示物体受到所有作用力的冲量的矢量和,或等于合外力的冲量;
δp是动量的增量,在力f作用这段时间内末动量和初动量的矢量差,方向与冲量的方向一致。
动量定理可以由牛顿运动定律与运动学公式推导出来,但它比牛顿运动定律适用范围更广泛,更容易解决一些问题。
(1)内容:对于由多个相互作用的质点组成的系统,若系统不受外力或所受外力的矢量和在某力学过程中始终为零,则系统的总动量守恒,公式:
(2)内力与外力:系统内各质点的相互作用力为内力,内力只能改变系统内个别质点的动量,与此同时其余部分的动量变化与它的变化等值反向,系统的总动量不会改变。外力是系统外的物体对系统内质点的作用力,外力可以改变系统总的动量。
(3)动量守恒定律成立的条件
a、不受外力
b、所受合外力为零
c、合外力不为零,但f内>>f外,例如爆炸、碰撞等。
d、合外力不为零,但在某一方向合外力为零,则这一方向动量守恒。
(4)应用动量守恒应注意的几个问题:
a、所有系统中的质点,它们的速度应对同一参考系,应用动量守恒定律建立方程式时它们的速度应是同一时刻的。
b、无论机械运动、电磁运动以及微观粒子运动、只要满足条件,定律均适用。
(5)动量守恒定律的应用步骤。
明确研究对象。
明确所研究的物理过程,分析该过程中研究对象是否满足动量守恒的条件。
明确初、末态的动量及动量的变化。
确定参考系和坐标系,最后根据动量守恒定律列方程,求解。
物理动量相关知识篇六
1.动量:p=mv {p:动量(kg/s),m:质量(kg),v:速度(m/s),方向与速度方向相同}
3.冲量:i=ft {i:冲量(ns),f:恒力(n),t:力的作用时间(s),方向由f决定}
4.动量定理:i=δp或ft=mvt–mvo {δp:动量变化δp=mvt–mvo,是矢量式}
5.动量守恒定律:p前总=p后总或p=p’也可以是m1v1+m2v2=m1v1+m2v2
6.弹性碰撞:δp=0;δek=0 {即系统的动量和动能均守恒}
7.非弹性碰撞δp=0;0<δek<δekm {δek:损失的动能,ekm:损失的最大动能}
8.完全非弹性碰撞δp=0;δek=δekm {碰后连在一起成一整体}
9.物体m1以v1初速度与静止的物体m2发生弹性正碰:
v1=(m1-m2)v1/(m1+m2) v2=2m1v1/(m1+m2)
10.由9得的推论-----等质量弹性正碰时二者交换速度(动能守恒、动量守恒)
11.子弹m水平速度vo射入静止置于水平光滑地面的长木块m,并嵌入其中一起运动时的机械能损失
e损=mvo2/2-(m+m)vt2/2=fs相对 {vt:共同速度,f:阻力,s相对子弹相对长木块的位移}
注:
(1)正碰又叫对心碰撞,速度方向在它们“中心”的连线上;
(2)以上表达式除动能外均为矢量运算,在一维情况下可取正方向化为代数运算;
(3)系统动量守恒的条件:合外力为零或系统不受外力,则系统动量守恒(碰撞问题、爆炸问题、反冲问题等);
(4)碰撞过程(时间极短,发生碰撞的物体构成的系统)视为动量守恒,原子核衰变时动量守恒;
(5)爆炸过程视为动量守恒,这时化学能转化为动能,动能增加;(6)其它相关内容:反冲运动、火箭、航天技术的发展和宇宙航行〔见第一册p128〕。
物理动量相关知识篇七
【实验目的】
(])验证动量守恒定律。
(2)进一步熟悉气垫导轨、通用电脑计数器的使用方法。
(3)用观察法研究弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。
【实验仪器】
气垫导轨,电脑计数器,气源,物理天平等。_动量守恒定律
【实验原理】
如果某一力学系统不受外力,或外力的矢量和为零,则系统的总动量保持不变,这就是动量守恒定律。本实验中利用气垫导轨上两个滑块儿的碰撞来验证动量守恒定律的。在水平导轨上滑块儿与导轨之间的摩擦力忽略不计,则两个滑块儿在碰撞时除受到相互作用的内力外,在水平方向不受外力的作用,因而碰撞的动母守恒。
【实验内容】
1.用弹性碰投验证动量守恒定律
2.用完全非弹性硅撞验证动量守恒——动量守恒定律
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