如何理解动量与冲量的关系?

  • A+
所属分类:无忧问答
问题

如何理解高中物理动量与冲量的关系?

无忧物理学习网答:动量和冲量是高二物理选修3-5提到的物理量,相信很多同学学到这两个概念时会有些混乱,有些同学甚至将它们等效在一起,这是一种误解。那么,如何理解动量与冲量的关系呢?

概念不相同

1、动量,是质点某时刻速度与质量的乘积。公式为:P=mv,这里的v表示的瞬时速度,所以动量是一个状态量。它表示的是质点在某个状态下的速度与质量乘积的大小。

2、冲量,指质点所受的力与该力对应的作用时间的乘积。公式为I=Ft,这里的t表示的是该力对应的作用时间,F表示的是既可以表示某个力也可以表示合力。冲量与作用时间有关系,显然,冲量是一个过程量。

矢量问题

1、动量矢量问题

由于动量是矢量,所以判断物体的动量,除了要考虑质量,瞬时速度大小,还要考虑瞬时速度的方向。动量的方向,与物体的瞬时速度方向相同,
即物体运动轨迹上该点的切线方向。

对同一个物体来说,速度是判断动量是否发生变化的依据。速度不变,即速度大小和方向不变,则动量就不变。对不同物体来说,动量是否发生变化,还要考虑物体的质量关系。

比如说如果要分析某质点分别做"匀速直线运动、匀速圆周运动平抛运动",这三种运动动量是否发生变化时,就要从速度的大小和方向入手了。

显然,匀速直线运动,速度大小和方向都没有变化,则动量不变;匀速圆周运动,速度大小不变但方向时刻发生改变,故动量大小不变但方向改变,故动量发生改变;平抛运动,速度大小和方向都发生改变,故动量的大小和方向都发生改变。

2、冲量矢量问题

由于冲量I=Ft,时间是标量,故冲量的方向由F来决定。但这并不意味着冲量方向就一定与F方向相同。这里要从两种情况来分析:

第一种情况:如果t时间内,F的方向没有发生变化话,冲量的方向就与F的方向一致;

第二种情况:如果t时间内,F的方向发生变化了,冲量的方向与F的方向没有必然关系。此时应该根据平行四边形定则来确定该冲量方向了。

另外,冲量的大小计算问题,如果要求某个力的冲量,只要知道这个力F和该力作用时间,那么Ft的乘积就表示该力的冲量。特别要注意,冲量的大小与运动状态无关,不是说物体运动了就有冲量,静止了冲量就为零。

例、如图所示,质量为m的物体静止在水平地面上,现用与水平方向成α角的恒力F拉物体,作用t时间后物体依然保持静止不动。求物体重力、拉力、摩擦力、支持力、合外力的冲量,以及物体的动量。

如何理解动量与冲量的关系?

解:首先要求某个力冲量,就是这个力与对应时间的乘积。显然各个力的冲量分别为:

IG=mgt

IF=Ft

If=ft=Fcosα t

IN=Nt=(mg-Fsinα)t

I=Ft=0

物体的动量为:

P=mv=0

这里有两个易错地方,一是求拉力冲量时误以为IF=Ftcosα,将F进行分解求其水平方向分力。二是认为物体没有动,所以各个力的冲量为0

实际上,物体的冲量与速度没有任何关系,而动量才与速度有关。没有速度,就没有动量,但只要力不为零并且有对应的作用时间,冲量就一定不为零。

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: