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什么是冲量定理(讲透动量和冲量)

发布时间:2021-04-04来源:网络整理编辑:今日新鲜事标签:阅读:

文章导读
我认为我们教科书上最大的问题就是对一些最基本的东西缺乏详细的描述。所谓物理,物是东西,理是道理。但是往往我们的教材是只列东西,不讲道理。大家也就只是记住公式,用各种套路训练自己应用这些公式,但是并没有理解。动量部分尤其明显。选修3-5第6页只是说动量是碰撞过程中一个东西减少,另一个东西增加的量,就是mv。那为什么是mv?只有碰撞才有吗?动量到底怎么更加直观的理解?书上并没有说明,今天我给你讲透。动

建立高中物理之树 No.5:讲透动量和冲量


我认为我们教科书上最大的问题就是对一些最基本的东西缺乏详细的描述。所谓物理,物是东西,理是道理。但是往往我们的教材是只列东西,不讲道理。大家也就只是记住公式,用各种套路训练自己应用这些公式,但是并没有理解。动量部分尤其明显。选修3-5第6页只是说动量是碰撞过程中一个东西减少,另一个东西增加的量,就是mv。那为什么是mv?只有碰撞才有吗?动量到底怎么更加直观的理解?书上并没有说明,今天我给你讲透。

动量

我们先看以下两个场景:

第一个场景里,一个铅球和一粒黄豆同时向你飞来,你会怎么样?对铅球肯定是躲开,而对黄豆,任由它砸在你身上也没关系。为什么呢?因为铅球的"威力"大。第二个场景,我把一颗子弹扔向木板,然后对另一块木板开一枪,第一颗子弹会被木板弹飞,而第二颗子弹会把木板击碎,也是因为第二颗子弹"威力"大。

第一个场景里,之所以铅球威力大是因为它质量大,而第二个场景里,是因为枪射出的子弹速度快。因此很明显,威力和速度成正比,和质量成正比,可以写成威力=mv。

不过"威力"可不是物理名词。我们进一步看这个威力,威力大越大的物体让它停下来就越难。我们之所以要躲开铅球,是因为可能它得把我们砸死才能停下来,而黄豆轻轻碰在身上就能停下来。同样,正因为让枪打出来的子弹停下太难,所以木板才会被击碎。因此"威力"可以定义为让物体停下来的难度。其实这个才是动量,我是这么理解动量的,动量是衡量让运动物体停下难度的物理量。动量越大的物体,让它停下就越难。这个难度的大小就是mv。

这里附上动量的标准定义是:物体在它运动方向上保持运动的趋势。其实是一回事,保持运动的趋势越大,让它停下的难度就越大,我建议你用我的方式理解,更直观。

力的作用效果

我们先回顾一下v和a的关系,a是衡量速度改变快慢的物理量。与其类似,mv是动量,ma就是衡量动量改变快慢的物理量。

那什么可以改变动量?答案是力,牛顿第二定律告诉我们,力作用在物体上时,会改变物体运动状态,运动状态的改变和质量成反比,和力的大小成正比。刚才我们已经说了用ma来衡量运动的状态改变,因此才有了F=ma这个公式。这个公式的真正含义是告诉我们,力改变动量!

冲量

我们假设有一个物体,初始状态静止,对它施加一个恒力,它运动状态的改变就是F=ma,如果这个力施加的时间为t,即等式两边同时乘以t,则变成了Ft=mat。而我们都知道at=v,因此Ft=mv。

看,经过我们的一顿炫酷的操作后,可以很明显的看到,物体之所有能获得动量,是因为力在它身上作用了一段时间。因此冲量的定义是力作用一段时间所取得的"成果",这个成果的大小用冲量表示。

动量和冲量的区别和联系

动量和冲量的区别是冲量是站在力的角度上定义的,力越大,冲量越大,时间越久冲量越大。而动量是站在物体的角度上定义的,质量越大动量越大,速度越大动量越大。

动量和冲量的联系是,力在一段时间内积累取得的冲量,转化成了物体的动量。我再给你一个极其形象的比喻来说明冲量和动量的关系:

比如我有一台机器,一年可以赚10万,运作了10年,机器的运转就是力对物体的作用,机器产生的价值就是是冲量,即10年*10万/年。而由于机器赚的钱立马会进我口袋,就转化成为了我的身价,即我的身价是100万,这就是动量。

干货总结

1. 动量是衡量让运动物体停下难度的物理量

2. ma就是衡量动量改变快慢的物理量

3. F=ma的含义是力可以改变动量

4. 物体之所有能获得动量,是因为力在它身上作用了一段时间

5. 冲量是力作用一段时间所取得的"成果"

6. 冲量是站在力的角度上定义的,力越大,冲量越大,时间越久冲量越大。而动量是站在物体的角度上定义的,质量越大动量越大,速度越大动量越大。

7. 动量和冲量的联系是,力在一段时间内积累取得的冲量,转化成了物体的动量。


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