.
Word
资料
高中物理竞赛——动量、能量习?/p>
一、动量定理还是动能定理?
物理情形?/p>
太空飞船在宇宙飞行时?/p>
和其它天体的万有引力可以忽略?/p>
但是?/p>
飞船会定时遇到太空垃圾的碰撞而受到阻碍作用?/p>
设单位体积的太空均匀分布?/p>
?/p>
n
颗,每颗的平均质量为
m
,垃圾的运行速度可以忽略。飞船维持恒定的?/p>
?/p>
v
飞行,垂直速度方向的横截面积为
S
,与太空垃圾的碰撞后,将垃圾完全
粘附住。试求飞船引擎所应提供的平均推力
F
?/p>
模型分析:太空垃圾的分布并不是连续的,对飞船的撞击也不连续,如何?/p>
确选取研究对象,是本题的前提。建议充分理解“平均”的含义,这样才能相对模
糊地处理垃圾与飞船的作用过程、淡化“作用时间”和所考查的“物理过程时间”的
差异。物理过程需要人为截取,对象是太空垃圾?/p>
先用动量定理推论解题?/p>
取一段时间?/p>
t
,在这段时间内,飞船要穿过体积?/p>
V = S
·
v
Δ
t
的空间,遭遇
n
Δ
V
颗太空垃圾,使它们获得动量?/p>
P
,其动量变化率即是飞船应给予那部分垃
圾的推力,也即飞船引擎的推力?/p>
F
=
t
P
?/p>
?/p>
=
t
v
M
?/p>
?/p>
?/p>
=
t
v
V
n
m
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
=
t
v
t
nSv
m
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
= nmSv
2
如果用动能定理,能不能解题呢?/p>
同样针对上面的物理过程,
由于飞船要前?/p>
x = v
Δ
t
的位移,
引擎推力
F
须做
?/p>
W =
F
x
?/p>
它对应飞船和被粘附的垃圾的动能增量,
而飞船的Δ
E
k
为零?/p>
所以:
W =
2
1
Δ
Mv
2