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试论动量知识点的汇总及解题思路

2019-04-30秦峰

中学生数理化·教与学 2019年4期
关键词:动量定理动能定理冲量

秦峰

动量知识点较多,包括冲量、动量、动量定理、动量守恒定律等概念.教学实践中,加深学生对动量知识点的深入理解与认识,帮助学生构建完善的动量知识体系,对提高学生动量题型的解题能力与效率意义重大,应引起教师的高度重视.

一、动量知识点汇总

冲量、动量均是矢量,前者是力在时间上的积累,后者是物體质量与速度的乘积,其中冲量作用效果在于改变物体的动量.

动量守恒定律是高中物理重要的守恒定律之一,为保证学生正确运用这一定律,除要求深入理解定律内容外,应注意当满足以下条件时可使用动量守恒定律:(1)系统所受外力之和为零或不受外力,其中系统可根据实际情况,灵活、自由选取.(2)系统内力远大于所受的外力,如爆炸、碰撞等,可忽略物体所受的外力.(3)在某方向上,物体所受外力和为零或不受外力,或内力远大于外力,可在该方向上应用动量守恒定律.

二、动量试题解题思路

解答动量相关题目时,首先认真审题,明确题目创设的情景,根据题目描述画出分析草图;其次,对物体或整个系统进行受力分析,掌握系统的受力情况,明确受力方向;最后,对物体运动环节进行合理划分,灵活运用动能定理、动量定理、能量守恒以及动量守恒定律,列出相关方程,进行求解.

例 如图所示在地面之上,有一套小圆环 A的均匀直杆B,两者质量均为m. 两者间的滑动摩擦力为0.5 m g.在和 A 相距0.2m处的下方存在一高度为0.3m的作用区域.当 A进入C 时,会受到2 m g的向上恒力作用.区域 C不对杆产生影响.A、B同时开始下落,且落地时A、B的速度相同,忽略空气阻力,g 取10m/s2,求 B 的长度至少为多少?

分析:物体运动共分为三个阶段:(1)物体 A、B一起做自由落体运动进入到区域C.(2)区域C作用于圆环A,使A相对于B 向上运动.(3)两者一起下落至地面.

第一阶段:设物体进入区域 C时的速度为v 1, 由机械能守恒定律可知:

2mg=12·2mv 12,解得v 1 =2m/s.

第二阶段:以 A为研究对象,设物体在图2-2时的速度为v A, 由动能定理得:

-(F-f-mg)d=12mv2 A-12mv2 1,解得v A =1m/s.将 A、B 看做一个系统,其所受的合外力为零,因此,可运用动量守恒定律,设 v B 为图2-2时的速度,则

2mv 1=mv A+mv B,解得v B =3m/s.

另外,设 h  B 1 为物体B在该过程下落的高度,对B 物体运用动能定理

(mg-f)h  B 1 =12mv2 B-12mv2 1,解得h  B 1  =0.5m.

第三阶段:以 A 为研究对象,由动量定理得

(mg+f)t=m(v 2-v A).

设物体A下落高度为h A,在图2-3时A、B具有的速速为v 2.由动能定理得(mg+f)h A=12mv2 2-12mv2 A.

同理,以 B为研究对象,设B下落的高度为h  B 2 , 由定量定理、动能定理得

(mg-f)t=m(v 2-v B),(mg-f)h  B 2 =12mv2 2- 12mv2 B ,解得:v 2 =0.4m/s, h A =0.5m, h  B 2  =0.7m.

综上杆的长度至少为 h  B 1 +h  B 2 -(d+h A) =0.4m.

总之,高中物理动量教学中,教师应做好动量基础知识汇总,使学生正确理解相关概念,尤其明确动量定理、动量守恒定律运用时满足的条件,夯实基础.

参考文献

[1]肖凯. 关于高中物理动量问题的探究[J]. 数理化解题研究,2018(01):71-72.

[2]李海云. 浅谈高中物理动量定理的应用[J]. 中华少年,2018(09):168.

[3]王宣龙. 高中机械能守恒定律和动量守恒定律教学思考[J]. 数理化解题研究,2016(18):64.

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