在后面的文章中,我們仍然在分析力的功和它引起的能量變化。 它的力對物體的作用還有一層療效,那就是動量,下面我們來分析一下動量的規律。
動量定律的內容
動量定律反映了力在時間維度上的累積療效。
(1)基本概念說明:合外力作用在物體上的沖量等于物體動量的變化。 即F且t=I=Δp;
(2)我們也可以這樣描述:作用在物體上的各種力的沖量的代數和等于動量的變化。
當外力不恒定,或各力作用時間不同時,優先采用前者。
提醒:動量和沖量都是矢量,都有方向,所以解題時一定要先指明正方向。
動量定律的表達
基本表達式:F和t=I=Δp;
當有多個力作為沖量時,我們還可以寫出分力沖量代數和的方式:
F1t1+F2t2+F3t3+...=I1+I2+I3+...=Δp
動量定律的實際應用
通過上面對總動量定律表達式的分析,我們知道F和t=I=Δp,如果動量變化Δp相同,時間t越大,合外力越小。 我們車輛使用的氣幕就是根據這個原理制作的。
如圖所示,當車輛發生車禍時,比如高速行駛時不小心撞到小樹,安全氣幕可以幫助我們減少力的施加時間。
發生車禍時,人的動量mv很大。 如果沒有氣幕減少力的持續時間動能定理與動量定理的區別,人的沖力會立刻降為零。 根據動量定律,合起來的外力(方向盤或其他物體對人的斥力)會很大。
我們中學也存在類似的問題,那就是沖刺沙坑。
同事用右圖想想,為什么不是直接跳到水泥地上,而是跳進地堡?
在看電影或者電視劇的時候,我們總能聽到這樣的鏡頭,主角從懸崖跳海,總不能一死了之。 為什么是這樣?
沒有哪個編劇蠢到敢安排這樣的場景:有人從懸崖跳到石頭上,竟然沒有死。 這些都是動量定律在日常生活中的應用。
動量定律表達式的推廣
當有多個力作為沖量時,動量定律的表達式也可以寫成分力和沖量的代數和:
F1t1+F2t2+F3t3+...=I1+I2+I3+...=Δp
這與動能定律特別相似。
動量定律的推導過程
(1) 勻速直線運動過程中動量定律的推導過程
物體作勻速直線運動,則F=ma;
勻速直線運動公式:v=v0+at;
兩邊減去m,稍作修改,mv-mv0=mat;
即F和t=mat=I=mv-mv0=Δp;
這就是動量定律的推理過程
(2) 非標準運動過程中動量定律的推導過程
推導非標準運動過程中的動量定律算是作業,小伙伴們課后可以自己推導。 可以參考動量定律的推導過程。
動量定律和動能定律的區別
動量定律是力隨時間的累積,而動能定律是力隨位移的累積。
對于試題的解法:當題中有時間t(或時間t)時,我們優先考慮動量定律。
反之,當題目中有位移x(或求位移x)時,我們優先考慮動能定律求解。
動量定律中的合成外力
動量定律公式F和t=I=Δp,公式中的力F是指化學遇到的合成外力。
合力包括重力、彈力、支撐力、阻力等所有外力。
動量定律的研究對象
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相對而言,動能定律只能研究單個物體(剛體),而動量定律既可以研究單個物體,也可以研究由多個物體組成的系統。 有關動能定律的介紹,請參見下面的參考鏈接。
灰熊反沖
它是一種抗反彈底盤。 湖人底盤以動量定律為基本驅動原理。
湖人底盤不斷向上噴吐物質,也會在另一個方向獲得排斥力。 依靠這種巨大的排斥力(小于它的引力),湖人隊的勢頭從零逐漸減小。
如何使用動量定律
(1)明確研究對象和研究過程。 研究對象通常是一個物體,也可以是由幾個物體組成的粒子群。 質點組中的每個對象可以保持相對靜止或相對運動。 研究過程可以是整個過程,也可以是整個過程中的某個階段。
(2)進行受力分析。 僅剖析研究對象以外的對象對對象施加的力。 研究對象內部的相互斥力(內力)會改變系統中某個對象的動量,但不會影響系統的總動量。 因此,當研究對象為粒子群時,不必分析內力。
如果在選定的研究過程中,物體在不同階段受到不同的力,則應分別估計它們的沖量,然后計算它們的矢量和。
(3) 指定正方向。 因為力、沖量、速度、動量都是向量,在一維的情況下,公式前必須指定一個正方向,與這個方向一致的向量為正,否則為負。
(4) 寫出研究對象的初始動量和最終動量及其合成外力的沖量(或各外力在選定方向上各運動階段的沖量矢量和)。
(5) 根據動量定律的公式求解。
彈性碰撞的推論
什么是彈性碰撞? 彈性碰撞是指兩個物體在碰撞過程中沒有能量損失的碰撞過程。 這樣的碰撞其實是一個理想的模型。
在彈性碰撞中,滿足機械能守恒(水平面內的重力勢能不變,簡化為動能守恒),也滿足動量守恒。 推論歸納如下:
動量法則習題及教師解答
中學生問題1??:動量定律可以用來研究多個物體嗎?
師:是的,動量定律不僅可以研究單個物體,還可以研究多個物體組成的系統。 動量定律的公式為F,t=I=Δp,公式中的力F是指化學遇到的合力外力。 合力包括重力、彈力、支撐力、阻力等所有外力。 使用動量定律時,請朋友們注意先調節后的正方向。 請結合化學自測題38、39、40的典型題和我的視頻解析,更深入地理解這部分內容。
中學生問題2:動量定律是如何推導出來的?
師:我們可以用勻速直線運動和牛頓動力學公式來推論。 勻變直線運動過程中動量定律的推導過程:物體做勻變直線運動,則F=ma; 勻速直線運動公式:v=v0+at; 兩邊除以m,稍作修改,有mv -mv0=mat; 即F和t=mat=I=mv-mv0=Δp; 這就是動量定律的推理過程。 請結合化學自測題38、39、40的典型題和我的視頻解析,更深入地理解這部分內容。