动量定理典型例题
典型例题 1——由动量定理判断物体的冲量变化
甲、乙两个质量相同的物体, 以相同的初速度分别在粗糙程度不同的水平面上运动, 乙物体
先停下来,甲物体又经较长时间停下来,下面叙述中正确的是( ).
A、甲物体受到的冲量大于乙物体受到的冲量
B、两个物体受到的冲量大小相等
C、乙物体受到的冲量大于甲物体受到的冲量
D、无法判断
分析与解: 本题中甲、乙两物体受到的冲量是指甲、乙两物体所受合外力的冲量,而在这个
过程中甲、 乙两物体所受合外力均为摩察力, 那么由动量定理可知, 物体所受合外力的冲量等于动量的增量,由题中可知,甲、乙两物体初、末状态的动量都相同,所以所受的冲量均相同.
答案: B.
典型例题
2——由动量大小判断外力大小
质量为 0.1kg 的小球,以 10m/ s 的速度水平撞击在竖直放置的厚钢板上,而后以 7m/ s
速度被反向弹回,设撞击的时间为 0.01s ,并取撞击前钢球速度的方向为正方向,则钢球受
到的平均作用力为( ).
A. 30N B .- 30N C . 170N D .- 170N
的
分析与解: 在撞击过程中小球的动量发生了变化,而这个变化等于小球所受合外力的冲量,
这个合外力的大小就等于钢板对钢球作用力的大小. (此时可忽略小球的重力)
I p
F t mv2 mv1
F 0.01 0.1 ( 7) 0.1( 10)
F 170N
答案: D.
典型例题 3——由速度变化判断冲量
质量为 m 的钢球自高处落下, 以速率 v1 碰地,竖直向上弹回, 碰撞时间极短离地的速率为
v2 ,
在碰撞过程中,地面对钢球的冲量的方向和大小为( ).
A.向下, m(v1
v2 )
B
.向下, m(v1
v2 )
C.向上, m(v1
v2 )
D
.向上, m(v1
v2 )
分析与解: 在小球碰撞到弹起的过程中, 小球速度变化的方向是向上的, 所以小球受到地面
冲量的方向一定是向上的, 在忽略小球重力的情况下, 地面对小球冲量的大小等于小球动量
的变化.
以竖直向上为正方向.
I mv2 m( v1 )
I m( v2 v1)
答案: D.
典型例题 4——小球下落到软垫时受到的平均作用力
一质量为 100g 的小球从 0.8m 高处自由下落到一个软垫上, 若从小球接触软垫到小球陷至最
低点经历了 0.2s ,则这段时间内软垫对小球的冲量为( g 取 10m / s2 ,不计空气阻力)
解析:根据动量定理,设向上为正.
( F mg)t ( mv0 ) ①
v02 gh
②
由①、②得到 F t
0.6 N· s
题目本身并没有什么难度,但一部分学生在学习中练习此类问题时却屡做屡错.原因是:
1)对基本概念和基本规律没有引起重视;
2)对动量定理等号左边 I 的意义不理解;
3)对此类问题中重力的取舍不清楚.
题目中所给的 0.2s 并没有直接用上,但题目中的 0.2s 告诉我们作用时间 t 较长,重力作用
不能忽略,我们可以进一步剖析此题.
由题目中所给的 0.2s 时间,可以求出软垫对小球的冲力为:
0.6
F 3 N,而重力为 mg 1 N.相差不了多少.重力不能忽略.
0.2
而假设作用的时间为
0.002s
时,则:
F 300 N,与重力
mg相比,
F
mg ,重力可以忽略.
点拔:在处理此类问题时,若作用时间极短,大约小于
0.01s
,计算中可以忽略重力影响,
若时间较长,则重力的影响是不能忽略的.
典型例题 5——应用动量定理忽略中间过程
质量为 m 的物体静止在足够大的水平面上,物体与桌面的动摩擦因数为
,有一水平恒力
作用于物体上,并使之加速前进,经
t1 秒后去掉此恒力,求物体运动的总时间
t .
解析:
解法一、见图.物体的运动可分为两个阶段,第一阶段受两个力
F 、 f
的作用,时间 t1
,
物体由 A 运动到 B 速度达到 1;第二阶段物体只受
f
的作用,时间为
t
2
,由
B
运动到
C
,
v
速度由 v1 变为0.
设向右为正,据动量定理:
第一阶段: ( F
f )t1
mv1
mv0 mv1 ①
第二阶段:
f
t1 0
mv1
mv1 ②
两式相加:
F t1
f (t1
t2 )
0
mg ,代入上式,可求出:
(F
mg)t1
t2
mg
∴ t总 t1
t2
Ft1
mg
解法二:如果用
I F1 t1 F2 t 2 Fn tn
P ,把两个阶段当成一个过程来看:
作用 t1 时间,
mg 则作用了 t总 时间,动量变化
P 0
F t1 mgt总 0
F t1
t总
mg
点拨:物体动量的变化等于各个力在各段时间上积累总的效果,即:
F1 t1 F2 t 2 Fn tn P