第六章动量守恒定律(学生版)

2019-03-10 20:31

一、 几个概念

【例1】一质量为m的物体以角速度ω作半径为R的匀速圆周运动,求该物体运1/4周、1/2周、2周的过程中动量的变化量。

练习1、在光滑的水平面上放在一质量为m的物体,在受到斜向上方向的拉力作用下沿水平面

0

运动了距离s历时为t,拉力与水平面成30角,则拉力与重力的冲量分别为多大?

练习2、一质量为m=2.5kg的物体以初速度v0=8m/s向右运动,若受某一力作用经过0.2s速度

变为v=6m/s,方向向右,求这一过程动量变化量的大小及方向?若v=6m/s向左时动量变化量的大小及方向又如何?本题中你能求出作用力的大小方向吗?

二、 动量定理

2.动量定理的定性应用

【例2】 、从同样高度落下的玻璃杯,掉在水泥地上容易打碎,而掉在草地上不容易打碎,其原因是: [ ]

A.掉在水泥地上的玻璃杯动量大,而掉在草地上的玻璃杯动量小

B.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大,掉在草地上的玻璃杯动量改变小 C.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快,掉在草地上的玻璃杯动量改变慢

D.掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时,相互作用时间短,而掉在草地上的玻璃杯与地面接触时间长。

练习3、某同学要把压在木块下的纸抽出来如图1所示。第一次他将纸迅速抽出,木块几乎不动;第二次他将纸较慢地抽出,木块反而被拉动了。这是为什么?

图1

练习4、如图2所示,一铁块压着一纸条放在水平桌面上,当以速度v抽出

铁块 纸条后,铁块落地面上的p点。若以2v的速度抽出纸条,则铁块落地点为 v 故正确答案为( )

纸条 A、仍在p点 B、在p点左边

C、在p点右边 D、在p点右边原水平距离位移的两倍处。

图2

3.动量定理的定量计算

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F P

【例3】A、B、C三个质量相等的小球以相同的初速度v0分别竖直上抛、竖直下抛、水平抛出.若空气阻力不计,设落地时A、B、C三球的速度分别为v1、v2、v3,则 【 】。 A.经过时间t后,若小球均未落地,则三小球动量变化大小相等,方向相同 B.A球从抛出到落地过程中动量变化的大小为mv1-mv0,方向竖直向下 C.三个小球运动过程的动量变化率大小相等,方向相同 D.三个小球从抛出到落地过程中A球所受的冲量最大

练习5、如图3有一质量为m的小球P与穿过光滑水平板中央小孔O的轻绳相连,用力拉着绳子的另一端P在水平板内绕O做半径为a角速度为ω1的匀速圆运动,求当小球运动1.25周的过程中线对球的拉力的冲量。

p 图3

F

【例4】.两个质量相同的小球A、B,中间用轻弹簧相连,放在光滑的水平面上,A球挨着左墙壁,如图4所示.若用水平向左的短时冲量I作用于B球,B球将弹簧压缩,弹簧的最大弹性势能是4 J,当A球离开墙壁瞬间,B球的动量大小是2 kg·m/s.则B球的质量是________;水平冲量I的大小是________. ·

动量定理的应用

【例5】、蹦床是一种新兴的体育运动,下落弹起可做出各种高难度的体操动作。某运动员从3.2m高处自由下落,被弹起4.05m,他与蹦床的接触时间为2.2s,运动员的质量为60kg,运

2

动员与蹦床之间的平均作用力多大?(g=10m/s)

练习6、一人做“蹦极”运动,用原长为15m的橡皮绳拴住身体往下跳,若此人的质量为50kg,从50m高处由静止下落,至运动到最低点所用时间为4s,则橡皮绳对人的平均作用力多大?

2

(g=10m/s)

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A 图4 B

练习7、质量为m的木块下面用细线系一质量为M的铁块,一起浸没在水中从静止开始以加速度a匀加速下沉(如图5),经时间t1s后细线断裂,又经t2s后,木块停止下沉.试求铁块在木块停上下沉瞬间的速度.

图5

v A 练习8、水平推力F1和F2分别作用于静止在水平面的质量相等的物体上,F1 F2 C 作用一段时间后撤去推力,两物体在水平面上继续运动一段时间后停下,两物体的v-t图线如6所示,图中AB//CD,则下列说法中正确的是:( ) O B A、 F1的冲量大于F2的冲量 B、F1的冲量小于F2的冲量

D t 图6

B、 两物体所受的摩擦力的大小相等 D、两物体所受的摩擦力的冲量大小相等

【例6】 一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷人泥潭中。若把在空中下落的过程称为过程Ⅰ,进人泥潭直到停止的过程称为过程Ⅱ, 则( )

A、过程I中钢珠的动量的改变量等于重力的冲量

B、过程Ⅱ中阻力的冲量的大小等于过程I中重力的冲量的大小 C、I、Ⅱ两个过程中合外力的总冲量等于零 D、过程Ⅱ中钢珠的动量的改变量等于零

练习9、某消防队员从一平台上跳下,下落2m后双脚触地,接着他用双腿弯屈的方法缓冲,使自身重心又下降了0.5m.在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为 ( ) A.自身所受重力的2倍 B.自身所受重力的5倍 C.自身所受重力的8倍 D.自身所受重力的10倍

练习10 一个质量为m=2kg的物体,在F1=8N的水平推力作用下,从静止开始沿水平面运动了

t1=5s,然后推力减小为F2=5N,方向不变,物体又运动了t2=4s后撤去外力,物体再经 过t3=6s

停下来。试求物体在水平面上所受的摩擦力。

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动 量 定 理 应 用────巧解连续作用问题

【例7】水流以流速v=10m/s,从截面积S=4cm的管内水平射在竖直的墙壁上,求水流对墙壁的压力多大?设水和墙壁碰撞后沿墙壁流动。

练习11、最大截面S=5m的一艘宇宙飞船,以速度v=10km/s在太空中航行时,进入静止的、

-5

密度ρ=2×10kg/m3的微陨石云中。如果微陨石与飞船相撞时都附在飞船上,要使飞船维持原速前进,飞船的推力应为多大?

【例8】、科学家设想在未来的航天事业中用太阳帆来加速星际宇宙飞船.按照近代光的粒子说,光由光子组成,飞船在太空中张开太阳帆,使太阳光垂直射到太阳帆上,太阳帆面积为S,太阳帆对光的反射率为100﹪,设太阳帆上每单位面积每秒到达n个光子,每个光子的动量为p,如飞船总质量为m,求飞船加速度的表达式。如太阳帆面对阳光一面是黑色的,情况又如何?

练习12、一艘船在静水中由于风力的推动做匀速直线运动,帆面的面积为S,风速为V1,船速为V2(V1

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2

2

1.动量守恒定律的条件

【例9】把一支枪固定在小车上,小车放在光滑的水平桌面上.枪发射出一颗子弹.对于此过程,下列说法中正确的有哪些?

A.枪和子弹组成的系统动量守恒; B.枪和车组成的系统动量守恒; C.车、枪和子弹组成的系统动量守恒

D.车、枪和子弹组成的系统近似动量守恒,因为子弹和枪筒之间有摩擦力.且摩擦力的冲量甚小

练习13、如图8所示,光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧,两手分别按住小车,使它们静止,若以两车及弹簧组成系统,则下列说法中正确的是 A.两手同时放开后,系统总量始终为零 B.先放开左手,后放开右手后动量不守恒 C.先放开左手,后放开右手,总动量向左

D.无论何时放手,只要两手放开后在弹簧恢复原长的过程中,系统总动量都保持不变,但系统的总动量不一定为零;

练习14、木块a和b用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,a紧靠在墙壁上,在b上施加向左的水平力使弹簧压缩,如图9所示,当撤去外力后,下列说法中正确的是 A.a尚未离开墙壁前,a和b系统的动量守恒; B.a尚未离开墙壁前,a与b系统的动量不守恒

C.a离开墙后,a、b系统动量守恒; D.a离开墙后,a、b系统动量不守恒. 有练习15、满载砂子总质量为M的小车,在光滑的水平面上做匀速直线运动,在行驶的途中,

质量为m的砂子从车上漏掉,则砂子漏后小车的速度将:

A、 变大;B、变小;C、不变;D、无法确定。

练习16、两块相同的木块A和B ,从同一高度处同时自由下落,在下落的途中,木块B被水平飞来的子弹击中,并留在其中,则下列说法正确的是:( )

A、两木块同时落地 B、A先落地 C、B先落地 D、无法确定

2.动量守恒定律的表达式:

a b 图9

F 图8 Page 5 of 13


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