文|孟凡偉
動量這一章內容并不多。 簡單來說,它由兩個概念(動量和沖量)、一個定理(動量定理)、一個定律(動量守恒定律)組成,下面分別進行講解。
1. 勢頭。 在物理學中,物體的質量和速度的乘積被定義為動量,用大寫符號P表示。動量是一個矢量,因此它有大小和方向。 運算遵循平行四邊形定律; 動量是一個狀態量,所以動量描述了物體的運動狀態,即某一時刻或某一位置的動量; 動量是一個相對量,因此物體動量的大小與參考物體的選擇有關。 通常,當沒有特殊說明時,速度是相對于地球或表面的。 特殊情況下有特殊說明。
動量和動能都是描述運動狀態的物理量。 動能從做功能力的角度描述運動狀態,而動量從運動與物體相互作用量的變化角度描述運動狀態。 動量是矢量,動能是標量。 當動能改變時,動量肯定會改變,但當動量改變時,動能可能不會改變。
2.沖動。 在物理學中,力和力作用時間的乘積被定義為力的沖量。 也可以說是力在時間上的積累,用大寫符號I表示。要計算一個力的沖量,需要明確它是某個力的沖量還是幾個力的沖量,無論是恒定力的沖量還是變力的沖量。
沖量是一個適當的量動量守恒定律,所以計算幾個力的沖量之和必須遵守平行四邊形定律; 沖量是一個過程量,所以某個時刻或某個位置的沖量是不能說的。 沖動對應一段時間或一個過程; 沖量是一個絕對量,與參考對象的選擇無關。
3、動量定理指出,作用在物體上的凈外力的沖量等于物體動量的變化。 在計算動量變化時,首先必須指定正方向,但動量變化的方向與指定的正方向無關。 指定正方向的目的是將向量轉為標量,然后進行代數運算。 動量變化的方向與作用在物體上的凈外力的方向相同。
應用動量定理時要注意三點:一是要明確研究對象,即動量定理應用到什么對象上;二是要明確研究對象。 其次,要注意初態和終態的選擇,即在哪個過程中使用動量定理。 在這個過程中,我們是不是先求出各分量的合力,然后再乘以時間呢? 或者我們應該先求每個力的沖量,然后再求矢量和? 特別是在計算變力的沖量時,通常利用動量的變化來計算外力的沖量。
因為動量定理是一個溫和的表達式,高中時通常會涉及到一維的情況,所以指定正方向后就變成了標量表達式,然后進行代數運算。
4.動量守恒定律。 當系統不受外力作用或總外力為零時,系統中各物體相互作用前的動量之和等于系統中各物體相互作用后的動量之和。
判斷系統作用前后動量是否守恒的條件是系統是否受力或者總外力是否為零。 如果系統在某個方向上沒有力或者該方向上的合力為零,則系統在該方向上的動量守恒。 如果系統所受的外力遠小于系統的內力,則也可以認為系統的動量近似守恒。 通常,在爆炸瞬間或作用時間較短時,可以認為系統動量守恒。
應用動量守恒定律回答問題時,應注意以下三點:一是選擇研究對象,即選擇哪些物體作為研究對象。 在高中階段,通常會合理選擇研究對象,將多個對象轉化為兩個物體之間的相互作用; 其次,在哪個過程中應用動量守恒,以及在何處選擇系統作用過程的初始狀態和最終狀態; 最后是正方向的調節,因為動量是適量的。 應用動量守恒定律時動量守恒定律,如果對速度沒有特殊說明,參考物體應為地面。
這部分計算題通常涉及兩類題:一是人船模型,只研究動量之間的關系;二是人機模型,只研究動量之間的關系; 另一種是子彈擊中塊模型,涉及動量守恒和能量守恒問題。