第 1 关“运动的分量”还不够
同样冲过来,卡车为什么比滑板难拦?速度之外,还差质量。
描述物体的“运动分量”,要把质量和速度一起算:动量 p = mv。
三个字母各管什么
p:动量,是矢量;单位 kg·m/s。
m:质量,单位 kg,只取正数。
v:速度,方向跟着它走。先规定正方向,反方向速度写负号。
m:质量,单位 kg,只取正数。
v:速度,方向跟着它走。先规定正方向,反方向速度写负号。
p = 2 × 3 = +6 kg·m/s,方向向右
动量变化量也有方向Δp = p末 − p初 = m(v末 − v初)。不是“末动量大小减初动量大小”。
试一下:0.5 kg 的球原来以 4 m/s 向右,反弹后以 2 m/s 向左。规定向右为正,Δp 是多少?
Δp = kg·m/s
第 2 关力作用一阵,会留下什么
拍球时,力越大、接触越久,球的动量就改得越多。
冲量 I = Ft。I 是矢量,方向跟合力方向相同,单位 N·s。更重要的一句是:
I = FΔt = Δp = p末 − p初
图像面积就是冲量
按现在图上的数据,冲量(也就是 Δp)是多少?
I = Δp = N·s
第 3 关什么时候能用动量守恒
不是看到两个物体就套公式。先圈出“系统”,再看外力。
系统里物体互相推、互相撞,这些叫内力。内力成对出现,改变各自动量,却不改变系统总动量。
开门条件系统所受合外力为零,系统总动量守恒。某个方向合外力为零,就只在那个方向上守恒。
时间很短时的近似碰撞、爆炸过程很短,内力远大于外力,外力冲量可以忽略时,也可近似认为系统动量守恒。别说“没有外力”,要说“外力冲量可忽略”。
第 4 关碰撞模拟台
调质量和初速度,再让两球真的撞一次。右为正,左为负。
蓝球 1
橙球 2
准备
碰前总动量
2 kg·m/s
碰后总动量
2 kg·m/s
碰前总动能
22 J
碰后总动能
22 J
碰后速度
附加挑战:让指定小球碰后恰好静止
只做弹性碰撞。调蓝球质量 m₁ 和初速度 u₁;橙球参数已锁定。不能把两球都停着糊弄过去。
第 1 / 3 题目标:让蓝球碰后 v₁ = 0
橙球:m₂ = 1 kg,u₂ = −2 m/s
预测 v₁ = −0.5 m/s
第 5 关三种碰撞,别混在一起
只要系统动量守恒,不代表动能也守恒。
| 碰撞类型 | 总动量 | 总动能 | 碰后特点 |
|---|---|---|---|
| 弹性碰撞 | 守恒 | 守恒 | 通常分开 |
| 非弹性碰撞 | 守恒 | 减少 | 形变、发热等 |
| 完全非弹性碰撞 | 守恒 | 减少最多 | 粘在一起,共同速度 |
完全非弹性的一步公式m₁u₁ + m₂u₂ = (m₁ + m₂)v。先带正负号算共同速度,再看方向。
第 6 关没有外推,也能动起来
枪后坐、火箭升空、人走船退,本质都是系统内部“分动量”。
反冲与火箭
原来系统静止,总动量是 0。一部分向后喷出负动量,主体就得到向前的正动量。两部分动量大小不一定各自不变,但总和仍是 0。
火箭不是“顶着空气飞”它把燃气高速向后喷,燃气获得向后动量,火箭获得向前动量。所以真空里照样能飞。连续喷气时火箭质量还会变化,不能把整个过程粗暴当成定质量小球。
人船模型
人和船原来都静止,水平方向外力可忽略。人往右走,船就往左退,系统质心的水平位置不变。
船退多远
小检查:人和船质量相等,人相对船向右走 4 m,船向左退多少?
易错关四个坑,专门拆掉
这些选项看着顺眼,考试就爱拿它们骗你。
通关测10 题把整章串起来
每次打开或点“换一套”都会换友好数字。交卷后逐题讲清楚。
小抄考前只看这几句
- 定方向:p = mv,速度带正负号;Δp = p末 − p初。
- 冲量:I = FΔt = Δp;F-t 图像与时间轴围成的有向面积就是冲量。
- 圈系统:系统合外力为零,总动量守恒;某方向合外力为零,只在该方向守恒。
- 弹性碰撞:总动量、总动能都守恒。
- 完全非弹性:碰后共速,动能损失最多,但总动量仍守恒。
- 反冲:一部分向后拿走动量,另一部分向前;火箭靠喷气,不靠空气。
- 人船:水平动量守恒,系统质心不动。L 是人相对船位移时,船退 mL/(M+m)。
做碰撞题的顺序规定正方向 → 选系统 → 查外力条件 → 写碰前总动量 = 碰后总动量 → 再看题目有没有额外说“弹性”或“粘住”。