以下是一些高中物理動量定理的經典例題:
1. 子彈水平射入靜止在光滑水平面上的木塊,并留在其中。問在這個過程中,子彈受到的沖量作用與木塊受到彈力的作用,這兩個沖量的大小關系如何?
2. 質量為5kg的物體受到一個沿水平方向的推力作用,在10s內沿力的方向移動了20m的距離。求這一過程中物體受到的推力和推力的沖量各是多少?
3. 質量為5kg的物體在與水平方向成37°角、大小為20N的拉力作用下,從靜止開始在水平面上運動了5m的距離時撤去拉力。求:
(1)拉力對物體做的功;
(2)物體克服摩擦力做的功;
(3)物體在整個過程中受到的沖量大小。
4. 質量為5kg的小球以某一初速度在光滑水平面上做勻減速直線運動,其加速度大小為2m/s2,求小球的初速度大小。若小球在運動過程中遇到一個斜面,小球會沿斜面向上運動,設斜面足夠長,求小球在斜面上運動的時間。
5. 質量為5kg的小球以某一初速度在光滑水平面上做勻減速直線運動,其加速度大小為4m/s2,求小球的初速度大小。若小球在運動過程中遇到一個斜面,小球會沿斜面向下運動,設斜面足夠長,求小球在斜面上運動的最大距離。
以上問題均可以運用動量定理進行求解,通過分析物體受到的沖量和合外力來計算動量的變化量。
題目:
一個質量為5kg的物體,在水平地面上受到一個大小為20N、方向與地面成30度角斜向下的推力作用,物體在水平地面上移動了2m的距離,物體與地面間的滑動摩擦系數為0.2。在這個過程中,物體的動量變化了多少?
解析:
合力的沖量 = 動量的變化
其中,合力由推力、摩擦力和重力平行于地面分力的合力組成。
接下來,我們可以根據已知的力的大小和作用時間,以及力的方向和物體的運動狀態(如速度、位移等),求出動量的變化。
已知推力的大小為:20N
已知推力的方向與水平面夾角為:30度
已知物體在水平地面上移動的距離為:2m
已知物體與地面間的滑動摩擦系數為:0.2
根據運動學公式,可求得物體的速度變化:
速度變化 = √(2as) = √(262) = 2√6 m/s
根據動量定理,物體受到的合力沖量等于物體動量的變化:
I = ΔP = mv = 5 (2√6) = 10√6 N·s
所以,物體的動量變化為:10√6 N·s。
這個例題主要考察了學生對動量定理的理解和應用,需要學生能夠正確分析物體的受力情況,并能夠根據運動學公式求得速度變化,再根據動量定理求得動量的變化。