高中物理 第一章 物體的碰撞 動(dòng)量 動(dòng)量守恒定律1學(xué)案含解析粵教版選修35

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1、 學(xué)案2動(dòng)量動(dòng)量守恒定律(1)學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1.探究物體彈性碰撞的一些特點(diǎn)，知道彈性碰撞和非彈性碰撞.2.理解動(dòng)量、沖量的概念，知道動(dòng)量的變化量也是矢量.3.理解動(dòng)量定理的確切含義，會(huì)用其來(lái)解釋和計(jì)算碰撞、緩沖等現(xiàn)象1動(dòng)能的表達(dá)式Ekmv2，動(dòng)能是標(biāo)量2牛頓第二定律的表達(dá)式Fma，加速度a.3正碰和斜碰：兩個(gè)小球的碰撞，作用前后沿同一直線運(yùn)動(dòng)，稱為正碰；兩個(gè)小球的碰撞，作用前后不沿同一直線運(yùn)動(dòng)，稱為斜碰4碰撞：碰撞就是兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體在相遇的極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生非常大的相互作用的過(guò)程其最主要特點(diǎn)是：相互作用時(shí)間短，作用力變化快和作用力峰值大等5彈性碰撞和非彈性碰撞(1)若兩個(gè)小球碰撞后形變能完全

2、恢復(fù)，則沒(méi)有能量損失，碰撞前后兩個(gè)小球構(gòu)成的系統(tǒng)的動(dòng)能相等，我們稱它為彈性碰撞(2)若兩個(gè)球碰撞后它們的形變不能完全恢復(fù)原狀，這時(shí)將有一部分動(dòng)能最終會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪?如熱能)，碰撞前后系統(tǒng)的動(dòng)能不再相等，我們稱它為非彈性碰撞6沖量和動(dòng)量物理學(xué)中，物體受到的力與力的作用時(shí)間的乘積叫做力的沖量而運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和它的速度的乘積叫做物體的動(dòng)量動(dòng)量是一個(gè)矢量，用符號(hào)p表示它的方向和速度的方向相同在國(guó)際單位制中，動(dòng)量的單位是千克米每秒，符號(hào)是kgms1.7動(dòng)量定理物體所受合力的沖量等于物體動(dòng)量的改變量，這個(gè)關(guān)系叫做動(dòng)量定理，其表達(dá)式為Ftmvmv.解決學(xué)生疑難點(diǎn)：一、彈性碰撞和非彈性碰撞問(wèn)題設(shè)計(jì)演示實(shí)

3、驗(yàn)：小明用如圖1所示裝置做實(shí)驗(yàn)圖1(1)如圖1所示，讓橡皮球A與另一靜止的橡皮球B相碰，兩橡皮球的質(zhì)量相等，會(huì)看到什么現(xiàn)象？?jī)上鹌で蚺鲎策^(guò)程中總動(dòng)能相等嗎？(2)小明在A、B兩球的表面涂上等質(zhì)量的橡皮泥，再重復(fù)實(shí)驗(yàn)(1)，可以看到什么現(xiàn)象？若兩橡皮球粘在一起上升的高度為橡皮球A擺下時(shí)的高度的，則碰撞過(guò)程中總動(dòng)能相等嗎？答案(1)可看到碰撞后橡皮球A停止運(yùn)動(dòng)，橡皮球B擺到橡皮球A開始時(shí)的高度；根據(jù)機(jī)械能守恒定律知，碰撞后橡皮球B獲得的速度與碰撞前橡皮球A的速度相等，這說(shuō)明碰撞中A、B兩球的總動(dòng)能相等(2)可以看到碰撞后兩球粘在一起，擺動(dòng)的高度減小碰前總動(dòng)能Ekmgh碰后總動(dòng)能Ek2mgmgh因?yàn)?/p>

4、EkEk，所以碰撞過(guò)程中總動(dòng)能減少要點(diǎn)提煉1彈性碰撞：兩個(gè)物體碰撞后形變能夠完全恢復(fù)，碰撞后沒(méi)有動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，則碰撞前后兩物體構(gòu)成的系統(tǒng)的動(dòng)能相等這種碰撞也稱為完全彈性碰撞2非彈性碰撞：兩個(gè)物體碰撞后形變不能完全恢復(fù)，該過(guò)程有動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，總動(dòng)能減少非彈性碰撞的特例：兩物體碰撞后粘在一起以共同的速度運(yùn)動(dòng)，該碰撞稱為完全非彈性碰撞，碰撞過(guò)程能量損失最多二、動(dòng)量及其變化問(wèn)題設(shè)計(jì)假定一個(gè)質(zhì)量為m的物體，初速度為v，在合力F(恒力)的作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t后，速度變?yōu)関.求這一過(guò)程中m、v、v、F、t的關(guān)系答案在這一過(guò)程中物體的加速度a由牛頓第二定律Fma整理得Ftmvmv要點(diǎn)

5、提煉1沖量(1)沖量的定義式：IFt.沖量是矢量，方向與力F的方向相同(2)沖量是過(guò)程(填“過(guò)程”或“狀態(tài)”)量，反映的是力在一段時(shí)間內(nèi)的積累效果2動(dòng)量(1)動(dòng)量的定義式：pmv，動(dòng)量是矢量，方向與速度v的方向相同(2)動(dòng)量是狀態(tài)(填“過(guò)程”或“狀態(tài)”)量，進(jìn)行運(yùn)算時(shí)必須明確是哪個(gè)物體在哪一狀態(tài)(時(shí)刻)的動(dòng)量(3)動(dòng)量和動(dòng)能都是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，它們的表達(dá)式分別為pmv和Ekmv2.動(dòng)量是矢量，而動(dòng)能是標(biāo)量當(dāng)速度發(fā)生變化時(shí)，物體的動(dòng)量發(fā)生變化，而動(dòng)能不一定發(fā)生變化(4)動(dòng)量的變化(p)ppp為矢量式若p、p不在一條直線上，要用平行四邊形定則求矢量差若p、p在一條直線上，先規(guī)定正方向，再

6、用正、負(fù)號(hào)表示p、p的方向，則可用pppmvmv進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算動(dòng)量變化的方向：與速度變化的方向相同3動(dòng)量定理(1)動(dòng)量定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式：Ftmvmv0，其中F為物體受到的合外力(2)對(duì)動(dòng)量定理的理解動(dòng)量定理反映了合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因動(dòng)量定理的表達(dá)式是矢量式，運(yùn)用動(dòng)量定理解題時(shí)，要注意規(guī)定正方向公式中的F是物體所受的合外力，若合外力是變力，則F應(yīng)是合外力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值一、對(duì)碰撞的理解例1一個(gè)質(zhì)量為2 kg的小球A以v03 m/s的速度與一個(gè)靜止的、質(zhì)量為1 kg的小球B正碰，試根據(jù)以下數(shù)據(jù)，分析碰撞性質(zhì)：(1)碰后小球A、B的速度均為2 m/s；(2)碰后小球A的速度為1 m/s，小

7、球B的速度為4 m/s.解析碰前系統(tǒng)的動(dòng)能Ek0mAv029 J.(1)當(dāng)碰后小球A、B速度均為2 m/s時(shí)，碰后系統(tǒng)的動(dòng)能EkmAvA2mBvB2(222122)J6 JEk0故該碰撞為非彈性碰撞(2)當(dāng)碰后vA1 m/s，vB4 m/s時(shí)，碰后系統(tǒng)的動(dòng)能EkmAvA2mBvB2(212142)J9 JEk0，故該碰撞為彈性碰撞答案(1)非彈性碰撞(2)彈性碰撞二、對(duì)動(dòng)量及其變化量的理解例2羽毛球是速度較快的球類運(yùn)動(dòng)之一，運(yùn)動(dòng)員扣殺羽毛球的速度可達(dá)到342 km/h，假設(shè)球飛來(lái)的速度為90 km/h，運(yùn)動(dòng)員將球以342 km/h的速度反向擊回設(shè)羽毛球的質(zhì)量為5 g，試求：(1)運(yùn)動(dòng)員擊球過(guò)程

8、中羽毛球的動(dòng)量變化量(2)在運(yùn)動(dòng)員的這次扣殺中，羽毛球的速度變化、動(dòng)能變化各是多少？解析(1)以球飛來(lái)的方向?yàn)檎较?，則p1mv15103 kgm/s0.125 kgm/sp2mv25103 kgm/s0.475 kgm/s所以動(dòng)量的變化量pp2p10.475 kgm/s0.125 kgm/s0.600 kgm/s.即羽毛球的動(dòng)量變化量大小為0.600 kgm/s，方向與球飛來(lái)的方向相反(2)羽毛球的初速度：v25 m/s，羽毛球的末速度：v95 m/s，所以vvv120 m/s.羽毛球的初動(dòng)能：Ekmv21.56 J，羽毛球的末動(dòng)能：Ekmv222.56 J所以EkEkEk21 J.答案(1

9、)0.600 kgm/s，方向與球飛來(lái)的方向相反(2)120 m/s，方向與初速度方向相反21 J三、動(dòng)量定理的應(yīng)用例3質(zhì)量為0.5 kg的彈性小球，從1.25 m高處自由下落，與地板碰撞后回跳高度為0.8 m，g取10 m/s2.(1)若地板對(duì)小球的平均沖力大小為100 N，求小球與地板的碰撞時(shí)間(2)若小球與地板碰撞無(wú)機(jī)械能損失，碰撞時(shí)間為0.1 s，求小球?qū)Φ匕宓钠骄鶝_力解析(1)碰撞前的速度：v15 m/s方向向下碰撞后的速度：v24 m/s方向向上取豎直向上為正方向，如圖所示，碰撞過(guò)程由動(dòng)量定理得：(Fmg)tmv2(mv1)解得t0.047 s(2)由于小球與地板碰撞無(wú)機(jī)械能損失，

10、故碰撞后小球的速度：v25 m/s，方向向上取豎直向上為正方向，由動(dòng)量定理得(Fmg)tmv2(mv1)解得F55 N由牛頓第三定律得小球?qū)Φ匕宓钠骄鶝_力大小為55 N，方向豎直向下答案(1)0.047 s(2)55 N，方向豎直向下物體的碰撞動(dòng)量1(單選)關(guān)于常見的碰撞的分類，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A碰撞前后兩物體的總動(dòng)能不變的碰撞，叫彈性碰撞B碰撞前后兩物體的總動(dòng)能減少的碰撞，叫非彈性碰撞C碰撞前后兩物體的總動(dòng)能增加的碰撞，叫非彈性碰撞D碰撞后兩物體具有共同速度的碰撞，叫完全非彈性碰撞答案C解析常見的碰撞是按照碰撞前后總動(dòng)能的變化進(jìn)行分類的，總動(dòng)能減少的一類碰撞叫非彈性碰撞，碰撞后兩物體具有

11、共同速度，總動(dòng)能減少的最多，則叫完全非彈性碰撞另一類是碰撞前后動(dòng)能守恒，這類碰撞叫做彈性碰撞，或者叫完全彈性碰撞故C錯(cuò)，A、B、D正確2(單選)關(guān)于物體的動(dòng)量，下列說(shuō)法中正確的是()A運(yùn)動(dòng)物體在任一時(shí)刻的動(dòng)量方向，一定是該時(shí)刻的速度方向B物體的加速度不變，其動(dòng)量一定不變C動(dòng)量越大的物體，其速度一定越大D動(dòng)量越大的物體，其慣性一定越大答案A解析本題側(cè)重于準(zhǔn)確理解動(dòng)量的概念動(dòng)量具有瞬時(shí)性，任一時(shí)刻物體動(dòng)量的方向，即為該時(shí)刻的速度方向，選項(xiàng)A正確加速度不變，則物體速度的變化率恒定，物體的速度均勻變化，故其動(dòng)量也均勻變化，選項(xiàng)B錯(cuò)誤物體動(dòng)量的大小由物體質(zhì)量及速度的大小共同決定，不是只由物體的速度決定的

12、，故物體的動(dòng)量大，其速度不一定大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤慣性由物體的質(zhì)量決定，物體的動(dòng)量越大，其質(zhì)量并不一定越大，慣性也不一定越大，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤3(雙選)關(guān)于動(dòng)量的變化量，下列說(shuō)法中正確的是()A做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度增大時(shí)，動(dòng)量的增量p與速度的方向相同B做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度減小時(shí)，動(dòng)量的增量p與運(yùn)動(dòng)方向相同C物體的速度大小不變時(shí)，動(dòng)量的增量p為零D物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)量的增量p一定不為零答案AD解析當(dāng)做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度增大時(shí)，其末動(dòng)量p2大于初動(dòng)量p1，由矢量的運(yùn)算法則可知pp2p10，與速度方向相同，如圖甲所示，選項(xiàng)A正確；當(dāng)做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度減小時(shí)，pp2p10，即p2p1，如圖乙所示，此時(shí)p與物

13、體的運(yùn)動(dòng)方向相反，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)物體的速度大小不變時(shí)，動(dòng)量可能不變化，即p0，也有可能動(dòng)量大小不變而方向變化，此種情況p0，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度的方向不斷變化，故動(dòng)量一定變化，p一定不為零，如圖丙所示，選項(xiàng)D正確4(單選)質(zhì)量為m的鋼球自高處落下，以速率v1碰地，豎直向上彈回，碰撞時(shí)間為t，離地時(shí)的速率為v2，在碰撞過(guò)程中，地面對(duì)鋼球的沖量方向和大小為()A向下，m(v1v2)mgtB向下，m(v1v2)mgtC向上，m(v1v2)mgtD向上，m(v1v2)mgt答案D解析取豎直向上為正方向，如圖所示，由動(dòng)量定理Ip得(Fmg)tmv2m(v1)即IFmgtm(v2v1)則IF

14、m(v2v1)mgt，方向向上概念規(guī)律題組1(雙選)下列關(guān)于動(dòng)量的說(shuō)法中，正確的是()A物體的動(dòng)量越大，其慣性也越大B做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其動(dòng)量不變C一個(gè)物體的速率改變，它的動(dòng)量一定改變D一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，它的動(dòng)量一定改變答案CD解析因?yàn)閜mv，所以動(dòng)量越大，質(zhì)量不一定越大，故其慣性也不一定越大，A錯(cuò)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體速度的方向時(shí)刻變化，所以其動(dòng)量時(shí)刻變化，B錯(cuò)速度的大小、方向有一個(gè)量發(fā)生變化都認(rèn)為速度變化，動(dòng)量也變化，C對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化即速度發(fā)生變化，D對(duì)2(雙選)對(duì)下列物理現(xiàn)象的解釋，正確的是()A擊釘時(shí)，不用橡皮錘僅僅是因?yàn)橄鹌ゅN太輕B跳遠(yuǎn)時(shí)，在沙坑里填沙，是為了減小沖量

15、C易碎品運(yùn)輸時(shí)，要用柔軟材料包裝，船舷常常懸掛舊輪胎，都是為了延長(zhǎng)作用時(shí)間，減小作用力D在車內(nèi)推車推不動(dòng)，是因?yàn)楹贤饬_量為零答案CD解析擊釘時(shí)，不用橡皮錘是因?yàn)橄鹌ゅN與釘子的作用時(shí)間長(zhǎng)；跳遠(yuǎn)時(shí)，在沙坑里填沙，是為了延長(zhǎng)人與地的接觸時(shí)間，所以A、B不正確；據(jù)動(dòng)量定理Ftp知，當(dāng)p相同時(shí)，t越長(zhǎng)，作用力越小，故C正確；車能否移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)能否改變?nèi)Q于外力的作用，與內(nèi)部作用無(wú)關(guān)，所以D正確3(單選)物體在恒定的合力F作用下做直線運(yùn)動(dòng)，在時(shí)間t1內(nèi)速度由0增大到v，在時(shí)間t2內(nèi)速度由v增大到2v.設(shè)F在t1內(nèi)做的功是W1，沖量是I1；在t2內(nèi)做的功是W2，沖量是I2.那么()AI1I2，W1W2

16、BI1I2，W1W2CI1I2，W1W2 DI1I2，W1W2答案D解析在t1內(nèi)，I1Ft1mv0mv，在t2內(nèi)，I2Ft22mvmvmv，所以I1I2，又因?yàn)閃1mv2，W2m(2v)2mv2mv2，所以W1W2，選項(xiàng)D正確4(單選)質(zhì)量為m的木箱放置在光滑的水平地面上，在與水平方向成角的恒定拉力F作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t速度變?yōu)関，則在這段時(shí)間內(nèi)拉力F與重力的沖量大小分別為()AFt,0 BFtcos ，0Cmv，mgt DFt，mgt答案D解析力F的沖量就是F與時(shí)間t的乘積，即IFFt；重力的沖量就是重力與時(shí)間t的乘積，即IGmgt，故選D.5(雙選)圖1如圖1所示，把重物G壓在

17、紙帶上，用一水平力緩慢拉動(dòng)紙帶，重物跟著一起運(yùn)動(dòng)，若迅速拉動(dòng)紙帶，紙帶將會(huì)從重物下抽出，則關(guān)于這些現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A在緩慢拉動(dòng)紙帶時(shí)，重物和紙帶間摩擦力小B在迅速拉動(dòng)紙帶時(shí)，紙帶給重物的摩擦力大C在緩慢拉動(dòng)紙帶時(shí)，紙帶給重物的沖量大D在迅速拉動(dòng)紙帶時(shí)，紙帶給重物的沖量小答案CD解析在緩慢拉動(dòng)紙帶時(shí)，重物與紙帶之間是靜摩擦力，在迅速拉動(dòng)紙帶時(shí)，它們之間是滑動(dòng)摩擦力，靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力可認(rèn)為相同緩慢拉動(dòng)紙帶時(shí)，作用時(shí)間長(zhǎng)，摩擦力的沖量大，重物的動(dòng)量變化大，所以重物跟隨紙帶一起運(yùn)動(dòng)；迅速拉動(dòng)紙帶時(shí)，作用時(shí)間短，滑動(dòng)摩擦力的沖量小，重物的動(dòng)量變化小，所以重物幾乎不動(dòng)6(雙選)“神舟七號(hào)”飛

18、船的成功著陸，標(biāo)志著我國(guó)成為世界上第三個(gè)獨(dú)立掌握載人航天技術(shù)并能夠進(jìn)行太空行走的國(guó)家為了保證航天員的安全，飛船上使用了降落傘、反推火箭、緩沖座椅三大法寶，在距離地面大約1 m時(shí)，返回艙的4個(gè)反推火箭點(diǎn)火工作，返回艙速度一下子降到了2 m/s以內(nèi)，隨后又漸漸降到1 m/s，最終安全著陸把返回艙離地1 m開始到完全著陸稱為著地過(guò)程，則關(guān)于反推火箭的作用，下列說(shuō)法正確的是()A減小著地過(guò)程中返回艙和航天員的動(dòng)量變化B減小著地過(guò)程中返回艙和航天員所受的沖量C延長(zhǎng)著地過(guò)程的作用時(shí)間D減小著地過(guò)程返回艙和航天員所受的平均沖力答案CD解析反推火箭并沒(méi)有改變返回艙的動(dòng)量變化，所以由動(dòng)量定理得，返回艙所受沖量不

19、變，只是作用時(shí)間延長(zhǎng)，平均沖力減小7(單選)質(zhì)量為1 kg的物體做直線運(yùn)動(dòng)，其速度圖象如圖2所示則物體在前10 s內(nèi)和后10 s 內(nèi)所受外力的沖量分別是()圖2A10 Ns,10 NsB10 Ns，10 NsC0,10 NsD0，10 Ns答案D解析由題圖可知，在前10 s內(nèi)物體初、末狀態(tài)的動(dòng)量相等，p1p25 kgm/s，由動(dòng)量定理知I10；在后10 s內(nèi)p35 kgm/s，I2p3p210 Ns，故選D.方法技巧題組8(單選)如圖3所示，運(yùn)動(dòng)員揮拍將質(zhì)量為m的網(wǎng)球擊出如果網(wǎng)球被拍子擊出前、后瞬間速度的大小分別為v1、v2，v1與v2方向相反，且v2v1.忽略網(wǎng)球的重力，則此過(guò)程中拍子對(duì)網(wǎng)球

20、作用力的沖量()圖3A大小為m(v2v1)，方向與v1方向相同B大小為m(v2v1)，方向與v1方向相同C大小為m(v2v1)，方向與v2方向相同D大小為m(v2v1)，方向與v2方向相同答案D解析在球拍拍打網(wǎng)球的過(guò)程中，選取v2方向?yàn)檎较?，?duì)網(wǎng)球運(yùn)用動(dòng)量定理有Imv2(mv1)m(v2v1)，即拍子對(duì)網(wǎng)球作用力的沖量大小為m(v2v1)，方向與v2方向相同本題答案為D.9蹦床是運(yùn)動(dòng)員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目一個(gè)質(zhì)量為60 kg的運(yùn)動(dòng)員，從離水平網(wǎng)面3.2 m高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5.0 m高處已知運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的時(shí)間為1.2 s若把這

21、段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力當(dāng)作恒力處理，求此力的大小(g取10 m/s2)答案1.5103 N解析將運(yùn)動(dòng)員看做質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)，從高h(yuǎn)1處下落，剛接觸網(wǎng)時(shí)速度的大小v1(豎直向下)彈跳后到達(dá)的高度為h2，剛離網(wǎng)時(shí)速度的大小v2(豎直向上)選向上為正方向由動(dòng)量定理得(Fmg)tm v2(v1)由以上各式解得Fmgm代入數(shù)據(jù)得F1.5103 N10質(zhì)量m70 kg的撐竿跳高運(yùn)動(dòng)員從h5.0 m高處落到海綿墊子上，經(jīng)t11 s后停止，則該運(yùn)動(dòng)員身體受到的平均沖力約為多少？如果是落到普通沙坑中，經(jīng)t20.1 s停下，則沙坑對(duì)運(yùn)動(dòng)員的平均沖力約為多少？(g 取10 m/s2)答案1 400 N7 700

22、N解析以全過(guò)程為研究對(duì)象，初、末動(dòng)量的數(shù)值都是0，所以運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)量變化量為零，根據(jù)動(dòng)量定理，合力的沖量為零，根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，運(yùn)動(dòng)員下落的時(shí)間是t 1 s下落到海綿墊子上時(shí)，mg(tt1)t10代入數(shù)據(jù)，解得1 400 N下落到沙坑中，mg(tt2)t20代入數(shù)據(jù)，解得7 700 N.創(chuàng)新應(yīng)用題組11(1)質(zhì)量為0.6 kg的球沿地面向東運(yùn)動(dòng)，速度大小為10 m/s.經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，球向東的速度減小為8 m/s.求這個(gè)過(guò)程中球的動(dòng)量變化量和動(dòng)能變化量(2)若這個(gè)球以8 m/s的速度與豎直墻壁碰撞，碰后的速度反向(向西)大小也為8 m/s.求球與墻壁碰撞前后的動(dòng)量變化量和動(dòng)能變化量答案見解析

23、解析(1)選取向東的方向?yàn)檎较颍瑒t初速度v110 m/s，末速度v28 m/s動(dòng)量變化量pp2p1mv2mv1(0.680.610) kgm/s1.2 kgm/s即動(dòng)量變化量大小為1.2 kgm/s，方向向西動(dòng)能變化量為EkEk2Ek1mvmv0.6(82102) J10.8 J負(fù)號(hào)表示外力對(duì)物體做負(fù)功，物體動(dòng)能減少(2)選與墻壁碰前的方向(向東)為正方向v18 m/sv28 m/spmv2mv10.6(88) kgm/s9.6 kgm/s即動(dòng)量變化量大小為9.6 kgm/s，方向向西(與初動(dòng)量方向相反)動(dòng)能變化量為Ekmv22mv120.12一輛轎車強(qiáng)行超車時(shí)，與另一輛迎面駛來(lái)的轎車相撞，兩車相撞后，兩車車身因相互擠壓，皆縮短了0.5 m，據(jù)測(cè)算兩車相撞前速度約為30 m/s.則：(1)試求車禍中車內(nèi)質(zhì)量約60 kg的人受到的平均沖力是多大？(2)若此人系有安全帶，安全帶在車禍過(guò)程中與人體的作用時(shí)間是1 s，求這時(shí)人體受到的平均沖力為多大？答案(1)5.4104 N(2)1.8103 N解析(1)兩車相撞時(shí)認(rèn)為人與車一起做勻減速運(yùn)動(dòng)直到停止，位移為0.5 m.設(shè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，根據(jù)st，得t s.根據(jù)動(dòng)量定理Ftpmv0，得F N5.4104 N.(2)若人系有安全帶，則F N1.8103 N