高中物理活用動(dòng)量速解題

吳贊明

（福建省南平市高級(jí)中學(xué)，福建 南平）

近年來(lái)，伴隨新課改的不斷推進(jìn)，教學(xué)愈來(lái)愈傾向塑造學(xué)生的邏輯思維能力、創(chuàng)新能力、動(dòng)手實(shí)踐能力。因此，相關(guān)教師一定要及時(shí)轉(zhuǎn)變教學(xué)思想，不但要讓學(xué)生掌握豐富的理論知識(shí)，還要讓其實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用，將其運(yùn)用在習(xí)題的處理之中，進(jìn)而為有效解決生活問(wèn)題奠定良好基礎(chǔ)，推動(dòng)學(xué)生實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展。

一、求解物體的動(dòng)量轉(zhuǎn)變

1.例題

把質(zhì)量等于五千克的物體以V0=5m/s的速度在較高的地點(diǎn)拋開(kāi)，經(jīng)過(guò)t=5s后其速度是Vt，問(wèn)此物體在這五秒內(nèi)的動(dòng)量轉(zhuǎn)變。（忽略空氣阻力，g=10m/s2）

2.解答

因?yàn)槲矬w開(kāi)始和結(jié)束時(shí)的速度方向不可獲知，因此不能用過(guò)△p=p2-p1的方法來(lái)解答，然而運(yùn)用動(dòng)量定理卻能輕松解決這一問(wèn)題。

物體在運(yùn)動(dòng)進(jìn)程中僅遭受g的作用，所以合力的沖量便是g的沖量，那么通過(guò)動(dòng)量定理可得：△p=Ic=mgt=5×10×5=250kg·m/s，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)則為豎直朝下。

二、求解變力沖量

1.例題

桌子上有一個(gè)單擺，擺長(zhǎng)度L等于一米，球體質(zhì)量m等于0.6千克，把此球從某一位置靜態(tài)釋放，距離桌面高度等于0.45米，試問(wèn)球體在釋放位置到垂直桌面位置進(jìn)程中合力沖量大小。

2.解答

因?yàn)榍蝮w在下落進(jìn)程中合力屬于變力，所以不能使用I=FT去獲得合力沖量，然而動(dòng)量定理明確闡述了動(dòng)量和沖量轉(zhuǎn)變間的聯(lián)系，因此可以通過(guò)動(dòng)量知識(shí)來(lái)解答這一問(wèn)題。在釋放球體位置時(shí)，球本身的動(dòng)量是0，但在垂直桌面位置時(shí)，球體的動(dòng)量方向和水平方面相一致，并且能算出具體處置，通過(guò)機(jī)械守恒定律可計(jì)算：1/2mv2=mhg，那么，小球速度 v=3。

通過(guò)動(dòng)量定理可知，I合=△p=vm=1.8N·s，方向?yàn)樗匠蟆?/p>

三、剖析物體問(wèn)題

1.例題

一架宇宙飛船用1.0×104的速度（v）穿進(jìn)密度（ρ）為 2.0×10-9kg/m3的隕石流內(nèi)并且維持勻速前進(jìn)。若是其垂直運(yùn)動(dòng)走向中的最大橫截面積（s）等于6平方米，并且判斷宇宙飛鏟和隕石撞擊后均處于飛船上，那么此宇宙飛船遭受的平均阻力是多少。

2.解答

要想獲得宇宙飛船遭受的平均阻力，如果徑直剖析飛船，必然無(wú)法得到答案。如果對(duì)隕石流展開(kāi)解析，那么隕石位置是不間斷的，該怎樣處理呢？可針對(duì)在短期△t中和宇宙飛船撞擊的隕石展開(kāi)剖析。

假設(shè)在△t中存在質(zhì)量等于m的隕石和飛船互相撞擊，那么通過(guò)管道模型能清楚：m=ρ△tv·s，這些隕石在△t中的速度從0慢慢變得和飛船一樣。假設(shè)其遭受宇宙飛船對(duì)隕石的均衡阻力是F，對(duì)這些隕石利用定量定理剖析能得到：F△t=mv=△tρv·v·s，因此平均阻力等于 ρsv2=2×10-9×6×（1×104）2=1.2N，通過(guò)牛頓第 3 定律可獲得，宇宙飛船遭受的均衡阻力F=1.2N。

四、關(guān)于求解多過(guò)程問(wèn)題

1.例題

某物體質(zhì)量m等于3kg，在F1=9N的水平力影響下，改變靜止?fàn)顟B(tài)漸漸順著水平面移動(dòng)，經(jīng)過(guò)4s（t1）后，推力漸漸降低成F2=6N，然而方向恒定，此物體再次運(yùn)動(dòng)3s（t2）之后推力去除，物體歷經(jīng)5s（t3）終止運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)問(wèn)物體在水平面受到的摩擦力大小。

2.解答

第一種解答方法：將物體視為探究目標(biāo)，其有3個(gè)運(yùn)動(dòng)進(jìn)程，假定之前2個(gè)進(jìn)程最終時(shí)刻的速度依次是v1和v2，其所受到的摩擦力等于Ff，認(rèn)定推理方向是正方向，依據(jù)動(dòng)量定理對(duì)此3個(gè)進(jìn)程依次表達(dá)為：一是（mv1=F1-Ff）；二是（mv2-mv1=F2-Ff）；三是t3Ff=0-v2m。綜合以上三個(gè)式子能獲得：摩擦力Ff=F1t2+F1t1/t3+t2+t1=9×3+9×4/5+3+4=5.25N

第二種解答方法：設(shè)置推理的方向是正方向，在此物體移動(dòng)的總體進(jìn)程中，物體的原始動(dòng)量（p1）等于零，結(jié)束動(dòng)量（p2）也等于零，那么參照動(dòng)量定理可知：F2t2+F1t1-Ff（t3+t2+t1）=0，那么6×3+9×4-Ff（5+3+4）=0，得出摩擦力大小等于5.25N。

3.評(píng)價(jià)

只要是碰見(jiàn)時(shí)間、速度、力有所轉(zhuǎn)變的習(xí)題，利用定量定理一般較使用牛頓運(yùn)動(dòng)定律融合運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)來(lái)解答要更加便捷。對(duì)比以上兩種算法可發(fā)現(xiàn)，科學(xué)選用探究進(jìn)程，不但能精簡(jiǎn)做題環(huán)節(jié)，并且還能大大提升做題速率。

綜上所述，在高中物理解題過(guò)程中活用動(dòng)量，是加快學(xué)生做題速度的最佳手段。廣大教師要尊重學(xué)生個(gè)體間的差別，有針對(duì)性地傳授速解技巧，從而確保學(xué)生良好地掌握且應(yīng)用，加深對(duì)知識(shí)的理解。