动量定理和动量守恒定律的逻辑关系*
——再议2017天津高考物理第10题第2问的解法
2021-08-20吴学庆
广西物理 2021年2期
吴学庆
(贵州师范大学物理与电子科学学院,贵州 贵阳 550001)
1 引言
关于2017 天津高考物理卷第10 题第2 问的解析,已有武汉外国语学校的王翔老师作者进行了质疑[1]。认为参考答案的分析过程使用动量守恒定律的错误。王翔老师从质点系外力远大于内力的角度出发,证实了由A、B 组成的系统动量不守恒,并提出了使用动量定理解决问题的方法,笔者认为其观点正确的。那么,为什么不能使用动量守恒定律,而能使用动量定理解决此类问题?挖掘解动量定理和动量守恒定律的内在联系,并使用大学力学的专业知识进行探讨,弄起其物理本质,也是有一定意义的。
2 2017 天津高考物理卷第10 题及第一二问解析过程[1]
如图1 所示,物块A 和物块B 通过不可伸长的细绳连接,跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧,质量分别为mA=2 kg、mB=1 kg。初始时A 静止于水平地面上。B 悬于空中,先将B 竖直向上再举高h=1.8 m(未触及滑轮)然后由静止释放。一段时间后细绳绷直,A、B 以大小相等的速度一起运动,之后B 恰好可以和地面接触。取g=10 m/s2。

图1 物理情景示意
(1)B 从释放到细绳绷直时的运动时间t;
(2)A 的最大速度v 的大小;
(3)初始时B 离地面的高度H
2.1 高考参考答案中的解析过程
(1)B 从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动,有

代入数据得:

(2) 设细绳绷直前B 的速度大小为vB,有

细绳绷直瞬间,细绳张力远大于A、B 的重力,A、B 相互作用,由动量守恒得

之后A 做匀减速运动,所有细绳绷直后的瞬间的速度v即为A 的最大速度,联立(2)、(3)、(4)式,代入数据解得

2.2 对解析过程的分析与讨论
解析过程的第(1)、(2、)(3)步,语言表述和公式表达都正确,解析过程的第(4)步却有较大的问题。……
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