恒力F的沖量由I=Ft直接確定,而變力的沖量一般由動(dòng)量定理或Ft圖與橫軸之間的面積確定。
2、動(dòng)量——求解動(dòng)量和動(dòng)量變化的方法。
要找到動(dòng)量的變化,請(qǐng)使用平行四邊形規(guī)則或動(dòng)量定理。
3.動(dòng)量定理:
應(yīng)用動(dòng)量定理解決問題的思路和一般步驟是:
10、明確研究對(duì)象和物理過程; 20、分析研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過程中受到的力;
30 選擇正方向并通過運(yùn)動(dòng)過程中的兩種狀態(tài)確定物體的動(dòng)量; 40 根據(jù)動(dòng)量定理建立方程并求解它們。
總結(jié):三問法應(yīng)用了動(dòng)量定理:
詢問是否可以使用(涉及力、時(shí)間和速度變化的問題,而不是加速度和位移)
第二個(gè)問題是研究對(duì)象和過程; 第三個(gè)問題是關(guān)于動(dòng)量的變化和合沖量。
動(dòng)量定理題型分析
①.相關(guān)現(xiàn)象的定性解釋
②簡單解決多進(jìn)程問題。
③.解決平均力問題
注:動(dòng)量定理既適用于恒力作用下的問題,也適用于變力作用下的問題。 如果是變力作用下的問題,則動(dòng)量定理計(jì)算出的力是t時(shí)間內(nèi)的平均值。
④. 解決流體問題
注:為了處理流體(如水、空氣、高壓氣體等)沖擊物體表面產(chǎn)生沖量(或壓力)的問題,可以說動(dòng)量定理為解決這一類問題的關(guān)鍵是選擇好研究對(duì)象。 一般選擇在極短時(shí)間Δt內(nèi)撞擊物體表面的流體作為研究對(duì)象。
⑤. 將動(dòng)量定理應(yīng)用到系統(tǒng)中。
系統(tǒng)的動(dòng)量定理是,系統(tǒng)上凈外力的沖量等于系統(tǒng)總動(dòng)量的變化。 如果將系統(tǒng)上的各外力和系統(tǒng)中各物體的速度沿正交坐標(biāo)系的x軸和y軸分解,則系統(tǒng)動(dòng)量定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
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對(duì)于不需要求解系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用力的問題,利用系統(tǒng)動(dòng)量定理將使求解簡單、過程清晰。
動(dòng)量守恒定律的理解和應(yīng)用(1)理解動(dòng)量守恒定律成立的條件。
理解(1):系統(tǒng)不受外力作用或雖然受外力作用但總外力為零,系統(tǒng)動(dòng)量守恒。
理解(2):外力對(duì)系統(tǒng)的合力不為零,但某一方向的分力為零,則系統(tǒng)在該方向的總動(dòng)量守恒。
理解(3):外力對(duì)系統(tǒng)的合力不為零,但合外力遠(yuǎn)小于物體之間的相互作用力。 這種情況也可以被認(rèn)為是系統(tǒng)動(dòng)量守恒。
(2)動(dòng)量守恒定律的四個(gè)性質(zhì)
(1)系統(tǒng)性:研究對(duì)象是由相互作用的對(duì)象組成的系統(tǒng)。 守恒條件是系統(tǒng)不受外力作用或者外力合力為零。 “系統(tǒng)總動(dòng)量不變”不僅意味著系統(tǒng)在第一時(shí)刻和最后時(shí)刻的總動(dòng)量相等,而且還意味著系統(tǒng)在整個(gè)過程中任意兩個(gè)時(shí)刻的總動(dòng)量相等。 然而,不能認(rèn)為系統(tǒng)中的每個(gè)時(shí)刻都是平等的。 物體的動(dòng)量保持不變。
(2) 矢量性
動(dòng)量守恒定律是一個(gè)矢量表達(dá)式。 當(dāng)系統(tǒng)中物體相互作用前后的速度在同一直線上時(shí),應(yīng)用動(dòng)量守恒時(shí),必須先指定正方向,并將矢量運(yùn)算簡化為帶正負(fù)號(hào)的代數(shù)運(yùn)算。
(3) 相對(duì)性和同時(shí)性
在動(dòng)量守恒定律中,物體的速度必須相對(duì)于同一慣性參考系。 如果問題設(shè)置條件下各物體的速度不是相對(duì)于同一慣性系,則必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儞Q,使其成為同一慣性系的速度,然后才能代入公式計(jì)算。 改變相對(duì)速度時(shí),要注意速度變化的同時(shí)性。
(4)即時(shí)性
所謂瞬時(shí)性,是指在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí),要注意:系統(tǒng)的總動(dòng)量是指系統(tǒng)中各物體在相互作用前同一時(shí)刻的動(dòng)量矢量和,相互作用后,還應(yīng)指系統(tǒng)中各物體在同一時(shí)刻的動(dòng)量矢量和。 動(dòng)量向量和。
(三)動(dòng)量守恒定律問題分析 1、能否根據(jù)動(dòng)量守恒定律判斷系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒? 2、能夠根據(jù)動(dòng)量守恒定律解決“二進(jìn)一”和“一進(jìn)二”問題。
“二合一”問題:兩個(gè)速度不同的物體相互作用,最終達(dá)到相同的速度。
“一分為二”問題:兩個(gè)物體以相同的初速度移動(dòng),但由于相互作用,它們分開并以不同的速度移動(dòng)。
3.能夠利用動(dòng)量守恒定律解決“載人模型”問題
兩個(gè)物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)。 當(dāng)兩個(gè)物體相互作用而不受外力作用時(shí),系統(tǒng)的動(dòng)量守恒。 此類問題的特點(diǎn):兩個(gè)物體同時(shí)移動(dòng)和停止。
4、能夠分析并解決“三體交互過程”問題
所謂“三體二次相互作用”問題是指系統(tǒng)由三個(gè)對(duì)象組成動(dòng)量守恒定律計(jì)算題20道,但三個(gè)對(duì)象之間存在兩種不同的相互作用過程。 要回答這類問題,我們必須了解這種二次交互過程的特點(diǎn)。 涉及多少個(gè)對(duì)象? 是一個(gè)短期的行動(dòng)過程還是一個(gè)持續(xù)的行動(dòng)過程? 每個(gè)流程遵循什么規(guī)則? 通過明確上述問題,我們可以針對(duì)不同的物理過程選擇合適的定律來求解方程組。
5、能夠分析并解決“二體交互過程”問題
所謂“二體三作用”問題,是指系統(tǒng)由兩個(gè)對(duì)象組成,但這兩個(gè)對(duì)象卻具有三種不同的交互過程。 解決這類問題的關(guān)鍵是正確劃分三種不同的物理過程,了解這些過程的特點(diǎn),并應(yīng)用相應(yīng)的規(guī)則和方程來解決相應(yīng)過程的問題。
6、碰撞、爆炸和反沖
1、碰撞問題:
(1)碰撞是指相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體相遇并在很短的時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生顯著變化的過程。
(2)碰撞是物體之間突然發(fā)生的現(xiàn)象。 由于相互作用時(shí)間極短,相互作用力遠(yuǎn)大于外力。 因此動(dòng)量守恒定律計(jì)算題20道,在碰撞過程中,系統(tǒng)的動(dòng)量守恒。
(3)兩個(gè)物體發(fā)生碰撞通常有以下三種情況:
① 兩個(gè)物體碰撞后,合并成一個(gè)整體,并以一定的共同速度運(yùn)動(dòng),稱為完全非彈性碰撞。 在這種類型的碰撞中,動(dòng)能損失最大,即最大量的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。
②兩個(gè)物體碰撞后,沒有動(dòng)能損失,稱為完全彈性碰撞。 當(dāng)兩個(gè)質(zhì)量相等的物體彈性碰撞時(shí),會(huì)發(fā)生速度交換。 這是一個(gè)非常有用的結(jié)論。
③ 兩個(gè)物體碰撞后雖然分離,但動(dòng)能消失,稱為不完全彈性碰撞。
7. 判斷碰撞結(jié)果的三個(gè)原則
①動(dòng)量守恒,即P1+P2=P1'+P2'
②動(dòng)能不增加,即EK1+EK2≥EK1'+EK2'或
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③速度必須符合的場(chǎng)景:如果碰撞前的兩個(gè)物體同向運(yùn)動(dòng),則后面物體的速度必須大于前面物體的速度,否則無法實(shí)現(xiàn)碰撞。 碰撞后,前面物體的速度必須增加,并且前面物體的速度必須大于或等于后面物體的速度,否則碰撞不會(huì)結(jié)束。
如果兩個(gè)物體在碰撞前是相向運(yùn)動(dòng)的,則碰撞后兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)方向不可能改變,除非碰撞后兩個(gè)物體的速度為零。
8、爆炸問題:
(1) 爆炸物體爆炸后分裂成多個(gè)物體。 爆炸瞬間產(chǎn)生的內(nèi)力一般遠(yuǎn)大于外力。 因此,系統(tǒng)的總動(dòng)量在爆炸前后立即守恒。 可以應(yīng)用動(dòng)量守恒定律來解決這個(gè)問題。
(2)在碰撞、爆炸等問題中,相互作用力是變力,力的變化規(guī)律非常復(fù)雜,無法用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決。 然而,當(dāng)用動(dòng)量守恒定律求解時(shí),只需要考慮過程的開始和結(jié)束狀態(tài)。 這就是利用動(dòng)量守恒定律解決問題而無需考慮過程具體細(xì)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。
9.反沖運(yùn)動(dòng)
(1)系統(tǒng)中,當(dāng)一個(gè)物體(或系統(tǒng)的一部分)向某一方向運(yùn)動(dòng)時(shí),系統(tǒng)的另一個(gè)物體(或系統(tǒng)的另一部分)同時(shí)向相反方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱為反沖運(yùn)動(dòng)。
(2)系統(tǒng)中物體之間作用力和反作用力的強(qiáng)烈沖量是產(chǎn)生后坐運(yùn)動(dòng)的根本原因,如發(fā)射炮彈時(shí)槍身后退,火箭因快速向下噴射而被發(fā)射到空中空氣等
(3)在反沖運(yùn)動(dòng)中,如果系統(tǒng)不受外力作用或者外力遠(yuǎn)小于系統(tǒng)中物體之間的相互作用力,則可以利用動(dòng)量守恒定律來分析和解決問題。
10.:能夠運(yùn)用動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律解決“相對(duì)滑動(dòng)”問題
解決動(dòng)力學(xué)問題一般有以下三種方法:
(1)牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式(從力的角度);
(2)動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律(動(dòng)量視角);
(3)動(dòng)能定理、機(jī)械能量守恒定律、函數(shù)關(guān)系、能量轉(zhuǎn)換與守恒定律(能量視角)。 以上三個(gè)視角俗稱解決機(jī)械問題的三把“金鑰匙”。 如何合理選擇解決動(dòng)態(tài)問題的三把“金鑰匙”,是教師教學(xué)的難點(diǎn)。 然而,你可以使用三把“金鑰匙”分別解決一個(gè)問題。 通過比較,你就會(huì)知道如何選擇解決動(dòng)力學(xué)問題的三把“金鑰匙”,從而提高你分析問題、解決問題的能力。
11.能夠根據(jù)圖像分析和推理回答相關(guān)問題。 12.能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題。
物理學(xué)中常用的歸納法是不完全歸納法,它是解決復(fù)雜問題的有效方法,常與數(shù)列、極限等其他數(shù)學(xué)知識(shí)結(jié)合起來。