物理知識點：關(guān)于動量和沖量

 　　動量和沖量的含義概念：

　　一、知識框架

　　概念

　　沖量概念動量概念

　　定義：力對時間的累積定義式：介凡定義：質(zhì)量與速度之積定義式：刀=饑刀

　　規(guī)律

　　動量定理動量守恒

　　合外力的沖量等于動量的改變量：I =卻合外力為O ，動量守恒：片O ～如司

　　過程

　　碰撞過程反沖過程

　　兩個運動物體之間的短暫的作用過程靜止物體因內(nèi)部作用而反向運動的過程

　　動量

　　二、單元概述

　　出于某種考慮，本單元的相關(guān)內(nèi)容被劃分到《 物理? 選修3 一5 》 模塊而獨立成章，但從物理學(xué)分支的知識體系來看，動量的相關(guān)知識無疑仍應(yīng)隸屬力學(xué)范疇.在“新課標(biāo)”的統(tǒng)領(lǐng)下，教材通過呈現(xiàn)內(nèi)容和呈現(xiàn)方式而控制著整體難度：從探究碰撞過程中的“不變量”人手，直接給出“動量守恒定律”;簡要論述“動量守恒定律”與“牛頓運動定律”間的關(guān)系;應(yīng)用“動量守恒定律”解決現(xiàn)實中的碰撞問題和解釋生活中的反沖現(xiàn)象;最后再借助于“動量”概念表示“牛頓第二定律”，從而把“動量”的相關(guān)知識納入力學(xué)知識體系.

　　本單元是《 物理? 選修3 一5 》 模塊的知識，所對應(yīng)的《 普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》 的相關(guān)條目如下.

　　條目1 ：探究物體彈性碰撞的一些特點.知道彈性碰撞和非彈性碰撞.條目2 ：通過實驗，理解動量和動量守恒定律.能用動量守恒定律定量分析一維碰撞問題.知道動量守恒定律的普遍意義.條目3 ：通過物理學(xué)中的守恒定律，體會自然界的和諧與統(tǒng)一

　　三、要點剖析

　　1 . “沖量”與“動量”概念的引入

　　如欲將某一概念引人物理學(xué)，則相應(yīng)的前提是：被引人的概念能夠確切地表述某種特定的物理意義.對于“沖量”與“動量”概念的引人，實際上就是由于相應(yīng)概念確實能夠表達某種特定的物理意義.

　　首先請悉心考察下表所給出的特定條件下某些物理量的物理意義.

　　特定條件質(zhì)量確定質(zhì)量確定質(zhì)量不定質(zhì)量不定

　　特定條件下某些物理量的意義力(F )決定物體速度(的變化多快(么訓(xùn)么t ) 力與時間之積(凡)決定物體速度(動變化多少(△ 幼力(F )決定物體質(zhì)量與速度之積〔 m 動變化多快(△ m 訓(xùn)么，) 力與時間之積(Ft )決定物體質(zhì)量與速度之積(m 動變化多少(△ m 動

　　如果說力(F )的瞬時作用迫使物體的運動發(fā)生變化，那么它只能決定“變化快慢”;如果要明確運動的“變化多少”，則必須以力(F )對時間(t )的累積(Ft )來反映.基于此我們定義了“沖量”的概念，如果說速度(幼量化了物體的運動狀態(tài)，那么它只被局限于從“運動學(xué)”角度實施量化;如果要從“動力學(xué)”角度對運動實施量化，則必須以質(zhì)量(次)與速度(動的乘積( m 動來表達.基于此我們引人了“動量”的概念。

　　2 . “沖量”與“動量”概念的意義

　　在針對“沖量”與“動量”概念引人的上述描述中，實際上已經(jīng)把相應(yīng)的物理意義闡述清楚了：“沖量”，在物體質(zhì)量確定的前提下從“運動學(xué)”角度反映了物體運動的“變化多少”，在物體質(zhì)量不確定的前提下從“動力學(xué)”角度反映了物體運動的“變化多少”; “速度”從“運動學(xué)”角度描述了物體的“運動狀態(tài)”，而“動量”則從“動力學(xué)”角度描述了物體的“運動狀態(tài)”.

　　3 . “沖量”與“動量”概念的特征

　　把“沖量”與“動量”概念的相應(yīng)特征作比較，力對時間的累積：I ? Ft 質(zhì)量與速度的乘積：戶一7 兒二

　　共性特征矢量性：恒力的沖量方向即力的方向矢量性：動量的方向與速度方向相同

　　個性差異過程量狀態(tài)量

　　4 . “沖量”與“動量”概念間的關(guān)系

　　在作為“過程量”的“沖量”與作為“狀態(tài)量”的“動量”間所建立起的關(guān)系為：物體所受合外力在某一過程中的沖量等于物體在該過程中的動量變化量，即I 一合p .

　　上述關(guān)系被稱為“動量定理”.

　　5 . “碰撞過程”研究

　　( 1 )碰撞過程的基本概念

　　所謂“碰撞過程”是指：兩個運動物體間的短暫相互作用過程.所謂“正碰撞過程”是指：相互作用前后兩物體的運動速度共線的碰撞過程.

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　　、課程高中、師、。.物理\

　　( 2 )碰撞過程的基本特征

　　碰撞過程的兩個基本特征是：第一，碰撞雙方相互作用的時間極短(△ t ～。);第二，碰撞雙方相互作用的內(nèi)力遠大于外力(F 內(nèi)》 凡卜).

　　( 3 )碰撞過程的共性規(guī)律

　　由于碰撞過程所受外力不大，又由于碰撞過程所經(jīng)歷時間極短，所以碰撞過程所遵循的共性規(guī)律是動量守恒定律.即

　　m ，防。+，二藝仇。一ml 二：+ m ：跳.

　　( 4 )碰撞過程的幾種類型

　　碰撞類型的劃分，可以分別從“形變恢復(fù)情況”和“動能損失情況”這兩種情況來實施，而兩種劃分標(biāo)準(zhǔn)恰恰是相對應(yīng)、相吻合的，如下表所示.

　　碰撞類型彈性碰撞非彈性碰撞完全非彈性碰撞

　　碰撞過程中發(fā)生的形變在碰撞結(jié)束時完全恢復(fù)碰撞過程中發(fā)生的形變在碰撞結(jié)束時不完全恢復(fù)碰撞過程中發(fā)生的形變在碰撞結(jié)束時完全不恢復(fù)

　　動能損失情況動能沒有損失動能有損失動能損失最多

　　( 5 )碰撞過程的兩個極端

　　從形變恢復(fù)情況來看：彈性碰撞的形變完全恢復(fù)，碰撞雙方相互作用的過程最長，是所有碰撞情況中的一個極端;完全非彈性碰撞的形變完全不恢復(fù)，碰撞雙方相互作用的過程最短，是所有碰撞情況中的另一個極端.

　　從動能損失情況來看：彈性碰撞的動能沒有損失，即碰撞過程中的動能損失取得最小值，是所有碰撞情況中的一個極端;完全非彈性碰撞的動能損失最多，即碰撞過程中的動能損失取得最大值，是所有碰撞情況中的另一個極端.

　　( 6 )碰撞過程的三種制約

　　任何過程都要受到某些制約，碰撞過程也不例外.碰撞過程所受到的制約有三：第一，“動量制約”，即碰撞過程中碰撞雙方的總動量必守恒;第二，“動能制約”，即純機械碰撞中碰撞雙方的總動能絕不會增加;第三，“運動制約”，即碰撞前后碰撞雙方的運動情況必須合理.

　　( 7 )彈性正碰的兩個特征

　　對于最為特殊的彈性正碰撞，有兩個基本特征：第一，彈性正碰時，碰撞雙方碰撞前后的相對速度等值反向(即認。一跳。一二2 一刀，) ;第二，質(zhì)量相等的物體發(fā)生彈性正碰后速度互換(即二，一姚。，達一認。).

　　( 8 )碰撞間題的實例分析。

　　(責(zé)任編輯：彭海芝)

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