動量定理是動力學(xué)的普遍定理之一。內(nèi)容為物體動量的增量等于它所受合外力的沖量即Ft=mΔv,即所有外力的沖量的矢量和。
動量定理適用條件(1)系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受的外力的合力為零。
(2)系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零,但比系統(tǒng)內(nèi)力小得多。
(3)系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零,但在某個方向上的分量為零,則在該方向上系統(tǒng)的總動量保持不變——分動量守恒。
注意:(1)區(qū)分內(nèi)力和外力碰撞時兩個物體之間一定有相互作用力,由于這兩個物體是屬于同一個系統(tǒng)的,它們之間的力叫做內(nèi)力;系統(tǒng)以外的物體施加的,叫做外力。
(2)在總動量一定的情況下,每個物體的動量可以發(fā)生很大變化例如:靜止的兩輛小車用細(xì)線相連,中間有一個壓縮的彈簧。燒斷細(xì)線后,由于彈力的作用,兩輛小車分別向左右運動,它們都獲得了動量,但動量的矢量和為零。
動量定律的應(yīng)用用動量定理解釋生活中的現(xiàn)象
豎立放置的粉筆壓在紙條的一端.要想把紙條從粉筆下抽出,又要保證粉筆不倒,應(yīng)該緩緩、小心地將紙條抽出,還是快速將紙條抽出?說明理由。
[解析]紙條從粉筆下抽出,粉筆受到紙條對它的滑動摩擦力μmg作用,方向沿著紙條抽出的方向。不論紙條是快速抽出,還是緩緩抽出,粉筆在水平方向受到的摩擦力的大小不變.在紙條抽出過程中,粉筆受到摩擦力的作用時間用t表示,粉筆受到摩擦力的沖量為μmgt,粉筆原來靜止,初動量為零,粉筆的末動量用mv表示.根據(jù)動量定理有:μmgt=mv。
如果緩慢抽出紙條,紙條對粉筆的作用時間比較長,粉筆受到紙條對它摩擦力的沖量就比較大,粉筆動量的改變也比較大,粉筆的底端就獲得了一定的速度.由于慣性,粉筆上端還沒有來得及運動,粉筆就倒了。
如果在極短的時間內(nèi)把紙條抽出,紙條對粉筆的摩擦力沖量極小,粉筆的動量幾乎不變。粉筆的動量改變得極小,粉筆幾乎不動,粉筆也不會倒下。
用動量定理解曲線運動問題
以速度v0水平拋出一個質(zhì)量為1 kg的物體,若在拋出后5 s未落地且未與其它物體相碰,求它在5 s內(nèi)的動量的變化.(g=10 m/s2)。
[解析]此題若求出末動量,再求它與初動量的矢量差,則極為繁瑣。由于平拋出去的物體只受重力且為恒力,故所求動量的變化等于重力的沖量。
則
Δp=Ft=mgt=1×10×5=50 kg·m/s。
[點評]①運用Δp=mv-mv0求Δp時,初、末速度必須在同一直線上,若不在同一直線,需考慮運用矢量法則或動量定理Δp=Ft求解Δp.②用I=F·t求沖量,F(xiàn)必須是恒力,若F是變力,需用動量定理I=Δp求解I。
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