借助动量知识解答物理难题

2022-12-10朱传苏

数理化解题研究 2022年31期

朱传苏

(江苏省新海高级中学 222006)

为使学生掌握运用动量知识解答物理难题的相关技巧，讲解动量知识时应注重与学生一起推导相关公式，使其搞清楚公式的来龙去脉，把握公式的适用情境以及应用时应注意的事项，使其切实打牢基础.在此基础上进行相关专题地讲解，使学生见到更多的习题，把握解题关键.

1 借助动量知识解答上抛物理难题

竖直上抛是高中物理中物体常见的运动类型.部分习题使用运动学公式虽然能够解答出结果，但是较为繁琐，而使用动量定理可大大简化运算过程，提高解题效率.教学实践中为提高学生运用动量知识解答上抛难题的意识，把握解题的相关细节，应展示相关习题的解答过程.

例1竖直上抛物体初速度大小与返回抛出点时的速度大小比值为k.某一物体竖直上抛后返回到抛出点时的速度大小为v.若在运动期间受到的空气阻力不变，重力加速度为g，则从抛出到返回抛出点经历的时间t为( ).

答案：C.

2 借助动量知识解答多次碰撞难题

动量是解决多次碰撞问题的常用知识点.运用动量解答多次碰撞问题时应注重根据实际情况合理划分物体的运动过程，明确研究对象，并根据碰撞过程是否有能量损失正确构建动量守恒定律物理方程.同时，注重归纳法的应用，寻找碰撞次数与碰撞速度之间的关系，确保问题得以顺利解决.

例2一滑冰运动员在冰面上将一质量为9kg的物块，以大小为5m/s的速度垂直推向竖直在冰面上的挡板，运动员获得退行速度；物块与挡板发生弹性碰撞反向追上运动员后，运动员再次以大小为5m/s的速度将物块推出.如此反复，运动员共推4次物块后，获得的退行速度超过5m/s，反向后的物块未能追上运动员.忽略冰面摩擦，则运动员的质量可能为( ).

A.40kg B.55kg C.70kg D.85kg

答案：B.

3 借助动量知识解答弹簧难题

弹簧能产生力的作用，而且能储存一定能量，是高中物理习题经常涉及的对象.部分与弹簧相关的习题较为抽象，题干并未直接给出弹簧的形变情况，物体的受力状况，而需学生自己判断.解答该类习题需要具体情况具体分析，既要做好受力分析，又要灵活运用能量、动量知识，其中运用动量知识解题应先设出正方向.

例3 如图1所示，一轻质弹簧连接质量分别为m、2m的两个物块A、B静止在光滑水平面上.某时刻B瞬间获得一水平向右大小为v的速度，从此刻开始弹簧第一次伸长达到最大过程，弹簧弹力对B球的冲量大小为I1，做功为W1；当弹簧由最大伸长至第一次恢复原长的过程中，弹簧对B球的冲量大小为I2，做功为W2.求I1、I2、W1、W2.

图1

4 借助动量知识解答圆弧难题

高中物理中圆弧常用于考查圆周运动知识.但是对于部分习题而言，仍采用圆周运动知识进行分析反而适得其反，并不能顺利得出正确答案.遇到这种情况及时改变思路，从动量角度进行分析，往往可获得意想不到的效果.教学实践中应注重通过例题讲解，使其体会到运用动量知识解题的便利，启发其在以后解题时摆脱定势思维的影响.

例4如图2，将一各处光滑带有四分之一圆弧(半径足够大)，质量为m2的轨道静止放在光滑水平面上.某时刻一质量为m1的滑块以初速度v0冲上轨道(始终未脱离轨道)，则( ).

图2

B.若轨道和滑块质量相等，滑块达到最高点时的速度为0

D.滑块滑下后速度可能向左

答案：CD.

5 借助动量知识解答切割磁场难题

导体切割磁场产生感应电动势、闭合电路产生感应电流.解答该类习题除需用电磁感应相关知识，还需合理选取研究对象，根据产生感应电流的条件找到解题突破口，并综合使用动量定理、能量守恒定理，构建相关参数之间的内在联系.

例5如图3所示，在磁感应强度大小为B的磁场中放置一光滑足够长的导轨，左、右则导轨间距分别为L、2L.将质量分别为m、2m，电阻分别为R，2R的金属棒ab、cd静止放置在导轨左右两侧.两棒与导轨垂直且与导轨接触良好，且均未离开自己的导轨区域，忽略导轨电阻.某时刻给金属棒cd一水平向右的初速度v0，则此后运动过程中( ).