力與力持續(xù)時(shí)間的乘積稱為力的沖量。 公式可表示為I=Ft。 沖量是一個(gè)矢量,沖量的運(yùn)算遵循平行四邊形規(guī)則。
沖量的定義公式為I=Ft,但該公式不能估計(jì)所有情況下的沖量摩擦力怎么求公式,只能用于估計(jì)恒力的沖量。 以下是中學(xué)常見的估計(jì)沖動(dòng)的技巧。
1. 用 I=Ft 估計(jì)恒力沖量
恒力沖量分為恒力單一沖量和多個(gè)??恒力組合沖量。
說到?jīng)_力,必須要清楚這個(gè)力的大小,以及沖力是在哪一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的。 如果力的方向在作用期間保持不變,則沖量的方向與力的方向相同。
無論是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng),只要是恒力的沖量,都可以直接用I=Ft來估計(jì)。
在估計(jì)某個(gè)恒定力的沖量時(shí),不必考慮所作用的物體是否在運(yùn)動(dòng),斥力是什么力,斥力是否起作用或是否有其他力。
1.單一恒力的沖量
單個(gè)恒定力的沖量直接除以力除以力作用的時(shí)間,即I=Ft。 沖量的方向與力的方向相同。
(1) 曲線運(yùn)動(dòng)中單一恒力的沖量
示例 1. 將質(zhì)量為 m 的物體以初速度 v0 從距地面高度 h 的位置水平拋出。 求物體從被拋出到落到地面這段時(shí)間的重力沖量。
分析:由于重力是恒力,其大小為mg,方向垂直向上,因此重力的沖量可以直接用I=Ft求解。 設(shè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,因?yàn)樵诖怪狈较蛏希綊佭\(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng),所以h=
, t =
。
在此期間重力動(dòng)量的大小為:
我=ft=mgh=
沖量的方向與重力方向相同,即垂直向上。
(2) 直線運(yùn)動(dòng)中單個(gè)恒力的沖量
例2.如圖1所示,質(zhì)量為m的小滑塊的夾角為
斜面向下滑動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t1后,速度為零然后下降,經(jīng)過時(shí)間t2回到斜面底部,滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中遇到的摩擦力仍然是Ff,在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,重力滑塊的總沖量為()
圖1
A。
b.
C。
D.0
分析:重力是一個(gè)恒定的力,重力的沖量等于重力與重力作用時(shí)間的乘積,即整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中重力的沖量
。 選項(xiàng)C是正確的。
2.幾個(gè)恒定力的沖量
物體同時(shí)受到多個(gè)恒定力,物體所受到的合力沖量可由下式計(jì)算:
(1) 先求幾個(gè)力的合力Fhe,然后求合力的沖量,即Ihe=Fhet。
(2)首先計(jì)算每個(gè)力的沖量Ii=Fiti,然后計(jì)算每個(gè)力沖量的矢量和
如果幾個(gè)力作用在物體上的作用時(shí)間是同一段時(shí)間,可以選擇以上兩種方法之一求沖量之和; 方式詢問。
沖量的計(jì)算應(yīng)根據(jù)平行四邊形法則。 如果外力作用在物體上的沖量是一條直線,選擇正方向后,沖量的方向可以用正負(fù)號(hào)來表示,沖量的計(jì)算可以簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。
例3.對(duì)于在水平面上靜止的物體,用水平恒力F推動(dòng)它ts,物體仍處于靜止?fàn)顟B(tài),所以在這個(gè)ts內(nèi),恒力F作用在物體上的沖量和沖量物體所受的合力分別為 ( )
A.0,0
B.英尺,0
C.英尺,英尺
D.0,英尺。
分析:恒力沖量IF F=Ft。
由于物體是靜止的,所以物體所受的合力必定為零,即Fhe=0,所以合力的沖量Ihe=Fhet=0。 選項(xiàng)B正確。
2.利用動(dòng)量定律求變力沖量
1. 找到單個(gè)可變力沖量
例4 質(zhì)量為m=100g的小球從h=0.8m的高度自由落體,落在厚墊子上。 如果從球接觸軟墊到球下沉到最高點(diǎn)需要t=0.2s,那么在這段時(shí)間內(nèi),軟墊對(duì)球的沖量是多少? (g=10m/s2)
分析:設(shè)小球h=0.8m的自由落體時(shí)間為t1,則
必須
。 設(shè)IN為緩沖墊對(duì)球的沖量,垂直向上方向?yàn)檎较颍瑒t動(dòng)量定律適用于球的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程:
,必須
負(fù)號(hào)表示墊子對(duì)球的沖力方向與重力方向相反。
評(píng)論:動(dòng)量定律是一個(gè)矢量公式。 對(duì)于一維情況,應(yīng)先選擇正方向,將向量運(yùn)算簡(jiǎn)化為算術(shù)方法后再進(jìn)行運(yùn)算。 動(dòng)量定律可以分為過程系列,也可以列出整個(gè)過程。
2. 求變換力的沖量
例5 如圖2所示,質(zhì)量為1kg的滑塊在垂直平面內(nèi)固定的直徑為R的光滑軌道上運(yùn)動(dòng)。 如果滑塊在與圓心相同高度的C點(diǎn)處從靜止?fàn)顟B(tài)釋放,則到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)刻的速度為5m/s,求滑塊從該點(diǎn)移動(dòng)時(shí)總外力的沖量C 至 B 點(diǎn)。
圖2
分析:滑塊從C點(diǎn)滑動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)摩擦力怎么求公式,受到重力和支撐力FN的影響。 支撐力是變力,因此滑塊所受到的合力是變力,不能直接用合力與時(shí)間的乘積來計(jì)算。
由于滑塊從C點(diǎn)滑動(dòng)到B點(diǎn)過程中動(dòng)量變化為
,且方向?yàn)樗较蛴摇?span style="display:none">OXD物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
根據(jù)動(dòng)量定律可知,滑塊從C點(diǎn)滑動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)合力的沖量=
,且方向?yàn)樗较蛴摇?span style="display:none">OXD物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
例6 質(zhì)量為m的物體沿著直徑為R的軌道以速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng),求半個(gè)周期內(nèi)該物體所受合外力的沖量。
分析:(1)對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,合外力必然指向圓心,合外力為物體做圓周運(yùn)動(dòng)提供了向心力。 (2)本題的合外力(向心力)
雖然可以求得,但是物體移動(dòng)半圈所花費(fèi)的時(shí)間也可以從v和R中求得
,但由于F的方向不斷變化,向心力F的沖量無法通過沖量I=Ft的定義來計(jì)算。 但根據(jù)動(dòng)量定律,物體的動(dòng)量增量可以等價(jià)地代替向心力的沖量。
分析:如圖3所示,研究物體從A移動(dòng)到B的過程,假設(shè)vB的方向?yàn)檎较颉?根據(jù)動(dòng)量定律,合力的沖量大小為:
圖3
合力沖量的方向和
朝同一方向。
3.用圖像“面積”法求變力沖量
在Ft圖像上,圖像與坐標(biāo)軸圍成的區(qū)域的大小就等于該時(shí)間段內(nèi)力對(duì)物體的沖量。
例7.作用在物體上的力與時(shí)間的關(guān)系如圖4所示。求6秒內(nèi)力的沖量。
圖4
分析:在6s內(nèi),作用在物體上的力的沖量等于圖形線與時(shí)間軸所圍成的面積(圖4中帶斜線的三角形的面積),即
對(duì)于變力的沖量,如果力隨時(shí)間線性變化,則平均力也可以代入 I=
t 估計(jì)。如果您估計(jì)本題前 4 秒的沖量,您可以使用