華峰
動(dòng)量定理的內(nèi)容是:物體所受的合力的沖量等于該物體的動(dòng)量變化,其表達(dá)式為:I =P2 –P1 =mv2–mv1,可以從以下幾個(gè)方面理解:
(1)I為合力沖量,如外力是恒力,可先求合力F合,再求合力沖量F合t;若物理過程較長,可分幾個(gè)階段,或者在該過程中有變力,則“合力沖量”應(yīng)理解為“外力的總沖量”,等于各個(gè)外力沖量的矢量和,即I=F1t1+F2t2+…+Fntn。
(2)沖量和動(dòng)量都是矢量,所以該定理的表達(dá)式為矢量式,等式兩邊大小相等、方向相同。對于作用前后各量的方向均在一條直線上的情況,可選取某一方向?yàn)檎较?,與正方向相同的取正,相反的則取負(fù),從而將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)變成代數(shù)運(yùn)算。
(3)動(dòng)量定理對于直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)、恒力、變力、單一物體和多體系統(tǒng)均適用。
動(dòng)量定理是由牛頓第二定律推導(dǎo)出來的,因此凡是能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解的問題,一般說來都可用動(dòng)量定理求解,并且運(yùn)用動(dòng)量定理還能解答一些牛頓運(yùn)動(dòng)定律難以求解的問題,并且過程要簡捷的多。從動(dòng)量的角度分析求解物理問題是一種常用的解題方法,只要是涉及速度與時(shí)間的物理問題,基本上都可以運(yùn)用動(dòng)量定理求解。下面舉例分析,希望對提高同學(xué)們的解題技能與技巧能夠有所幫助。
一、求動(dòng)量的變化
例1.以速度v0水平拋出一個(gè)質(zhì)量為1 kg的物體,若在拋出3 s后,它未與地面及其他物體相碰,則它在3 s內(nèi)動(dòng)量的變化量為多少?
解析:該題若用公式= mvt–mv0來計(jì)算很繁雜,這是因?yàn)?(mvt–mv0) 是一個(gè)矢量式,3 s末的動(dòng)量與開始時(shí)的動(dòng)量也不在一條直線上,所以要用平行四邊形法則來計(jì)算。若用動(dòng)量定理來計(jì)算則簡捷、方便的多,因?yàn)槲矬w在3 s內(nèi)只受一個(gè)重力G,所以重力的沖量就等于物體動(dòng)量的變化,這樣就成了求一個(gè)已知恒力的沖量問題,故=Gt=1×10×3 kg·m/s=30 kg·m/s。
二、求變力的沖量
對于復(fù)雜的變力無法直接利用公式I=Ft求解,但可以通過動(dòng)量定理,利用動(dòng)量的變化量Δmv來確定。