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高中物理由动量定理求解平均冲力例题解析
　　【 】以下是小编为同学们整理的高中学习方法，希望对大家有帮助。
　　一、估算类
　　例1：据报道，1980年一架英国战斗机在威尔士上空与一只秃鹰相撞，飞机坠毁。小小的飞鸟撞坏庞大、坚实的飞机，真难以想象。试通过估算，说明鸟类对飞机飞行的威胁，设飞鸟的质量m=1kg，飞机的飞行速度为V=800m/s，若两者相撞，试估算鸟对飞机的撞击力。
　　分析与解：首先合理建立模型，鸟与飞机相撞时，鸟的动量发生变化，由动量定理可知，鸟与飞机间必有冲力作用。因鸟飞行的速度远小于飞机的速度，可认为鸟的初速为零，因鸟的质量相对飞机的质量要小得多，所以两者相撞后飞机的速度基本不变，鸟与飞机一起以飞机的初速运动。而鸟与飞机接触的时间可理解为：鸟与飞机相撞时其长度改变所需的时间，对于鸟的长度可近似取为L=0.2m，t=L/V。
　　设鸟对飞机的撞击力为F，以鸟为研究对象，由动量定理有：Ft=mV，
　　所以：
　　由上可见，鸟对飞机飞行具有很大的威胁，故在大型飞机场通常要设有驱赶飞鸟的设置。
　　二、变质量类
　　例2：一场雨的降雨量为2小时内7.2cm积水高。设雨滴落地时的速度相当于它从61.25m高处自由下落时获得的速度，取g=10m/s2，求雨落地时对每平方米地面产生的平均压力为多大?
　　分析与解：因题中的已知条件为总降雨量的多少，而需要求解的是雨在落地时对地的平均冲力。故可以把所降总雨量分成若干个小部分，设每一小部分雨滴的质量为△m，每部分对应的时间为△t，对各小段应用动量定理求得雨滴在该段所受的合外力。当雨滴的落地速度相当于由61.25m高处自由下落时的获得的速度时(
)，因雨滴的线度很小，故雨滴与地面相撞的时间极短，此时雨滴的重力相对于冲力而言，可以忽略不计。雨滴对地面的冲力即可认为为雨滴所受的合外力。
　　设雨滴对每地面的平均冲力为F，由动量定理：△mV=F△t，对所有部分求和得：
，即：MV=Ft，M为地面所降雨的总质量：M=ρSh，
　　所以雨落地时对每平方米地面产生的平均压力为：
　　例3：如图所示，由高压水枪竖直向上喷出的水柱，将一质量为M的小铁盒开口向下倒顶在空中。已知水以恒定速度V0从横截面积为
S的水枪中持续不变喷出，向上运动并冲击铁盒后，以不变的速率竖直返回，求稳定状态下铁盒距水枪口的高度h。
　　分析：铁盒能处于平衡，是因为铁盒受水对铁盒的冲力作用。可取时间t内到达铁盒的水为研究对象，设其质量为m，由动量定理求得水柱对铁盒的冲力。再由水在向上运动时是以重力加速度g作匀减速运动，求出铁盒距水枪的高度。
　　解：设在时间t内到达铁盒的水的质量为m，速度为V，以这部分水为研究对象，设水柱对铁盒的冲力为F，因水柱与铁盒的作用时间极短，所以此过程中可忽略水柱的重力。
　　由动量定理有：Ft=m×2V，
　　在时间t内从水枪中喷出的水的质量为：m′= ρSV0t，因水枪连续喷水，所以时间t内到达铁盒水的质量
　　为：m = m′ = ρSV0t，
　　由于水枪喷出的水柱在竖直方向以重力加速度作匀减速运动，故：
　　当铁盒倒顶在空中时，由平衡条件有：F=Mg，
　　综合以上各式得：
　　三、综合型
　　例4：火箭发动机产生的推力F等于火箭在单位时间内喷出的推进剂质量M与推进剂速度V的乘积，即F=MV。质子火箭发动机喷出的推进剂是质子，这种发动机用于在外层空间中产生的微小推力来纠正卫星的轨道或姿态。设一台质子发动机喷出的质子流的电流I=1.0A，用于加速质子的电压U=5.0×104V，质子质量m=1.6×10-27kg，求该发动机的推力(取2位有效数字)。
　　分析与解：因题中已给出发动机的推力：F=MV。故只需求出质子流的速度及质子流的总质量即可求出相应的推力。质子是通过电场的加速而获得一定的速度，其速度的大小可由动能定理求得。再由电流的定义可求出质子的电量，并得出质子的个数及总质量M。
　　设质子流的速度为V，因质子是通过加速电场加速，
　　设单位时间内喷出质子的总质量为M，则M=nm，
　　由电流的定义：
　　又因为：F=MV，
　　综合以上各式得：
　　例5：根据量子理论，光子的能量E与动量p之间的关系式为E=pc，其中c表示光速，由于光子有动量，照到物体表面的光子被物体吸收或反射时都会对物体产生压强，这就是"光压"，用I表示。
　　(1)一台二氧化碳气体激光器发生的激光，功率为P0，射出的光束的横截面积为S，当它垂直照射到一物体表面并被物体全部反射时，激光对物体表面的压力F=2pN，其中p表示光子的动量，N表示单位时间内激光器射出的光子数，试用P0和S表示该束。
　　(2)有人设想在宇宙探测中用光为动力推动探测器加速，探测器上安装有面积极大、反射率极高的薄膜，并让它正对太阳，已知太阳光照射薄膜时每平方米面积上的辐射功率为1350W，探测器和薄膜的总质量为m=100kg，薄膜面积为4×104m2，求此时探测器的加速度大小。
　　分析：由光压的定义可知：
，而F=2pN，故只需求出F与功率P0的关系，即可求得光压I。
　　解：(1)在单位时间内，功率为P0的激光器的总能量为：P0=NE=Npc，所以：
　　由题意可知：激光对物体表面的压力F=2pN，
　　故激光对物体产生的光压：
　　(2)由上一问可知：
　　所以探测器受到的光的总压力为：F=IS膜，对探测器利用牛顿第二定律：F=ma，
　　故此时探测器的加速度为：
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高中物理解题方法
时间：　　作者：　　来源：新东方
　　在解物理习题时，有很多同学感觉到上课能听懂，看老师解题也能知道如何应用公式，但是，一旦物理题出现在自己的面前，就不知道用什么公式来求解，也不知道从什么角度去分析。
　　一、要全面、深入、准确地理解物理概念和物理规律
　　理解和掌握物理概念、物理规律就需要对概念、规律的提出、建立有一定的了解，对概念、规律内容的各种表达形式（文字的和数字的）有清楚的认识，能理解它们的确切含义，理解它们的成立条件和适用范围，理解它们在物理理论大厦中的位置，会应用它们分析解决问题。
　　例如对力的概念的理解包括对具体的力（重力、弹力、摩擦力、电场力、安培力、洛仑兹力等）的概念的理解，也包括对一般、抽象的力的概念的理解，还包括力作用于物体产生不同的效果的理解等。我们需要从不同的角度来理解力的概念，我们在繁杂的力学问题中，在带电粒子在电场和磁场运动问题中，遇到各种各样的力，通过这些问题不断加深对不同性质的力的理解，也不断加深对抽象的普遍的力的概念的理解。如：
　　例如静摩擦力可以使物体加速，也可以使物体减速，可以做正功、做负功、不做功，但一对静摩擦力总不做功（做功代数和为零）；
　　滑动摩擦力可以使物体减速，也可以使物体加速，可以做正功、做负功，但一对滑动摩擦力总做负功，系统克服一对滑动摩擦力做的功等于系统内能的增加量；
　　例如：加速度的定义，公式，我们知道力产生加速度，反之如果发现物体有加速度就判定一定是力产生的等等。
　　类似的问题很多，我们应该不断总结、归纳。
　　二、正确对待解题
　　高考是通过物理试题的求解成绩来区分考生能力的高低、优劣，同理期中考试也是通过物理试题的求解来看我们同学自己掌握了多少物理知识。理解和掌握物理理论当然应该表现为求解各种物理题方面，所以，解一定数量的较多类型的问题是必要的，这有利于加深对物理概念、规律的理解，提高解题的能力。但是，我们在解一道物理题时心里要清楚，解这道题不是目的而是一种手段，其目的是检查我们对概念、规律掌握的程度，培养和提高独立地、灵活地分析解决问题的能力。因为物理习题是不可穷尽的，现在流传的高中物理习题已经在万题以上，每年的高考试题又出现不少新题，对一个物理概念、物理规律的考查可以从许多角度、各种不同的方式进行，只有紧紧抓住解题的根本才能在考试中取得好成绩。
　　1、精选少量典型题
　　对一些典型的有代表性的习题，要深入地重点求解，真正把问题弄懂。怎样选择有代表性的典型习题呢？首先要选择老师在课堂中重点讲解的典型例题，在课后要弄通，弄透。其次选择高考试题，因为高考试题概念性强，对概念、规律的考查深入、灵活，有的题立意新、情景新、设问角度新，有的题综合性强，有的题含义深刻，非常值得我们深入钻研。第三要选择应用概念、规律性强的内容，第四要选择在解题方法、技巧上有一定代表性的习题。
　　选题之后，怎样才是真正弄懂这些精选的习题呢？这只有通过自己独立的反复思考才能达到，在解题过程中应该清楚地体会到应用了概念、规律的哪那些方面的内容来分析问题、建立关系，解这道题有几条思路，应该选择哪条思路解题，解题的关键在哪里，怎样求解方程，解得的结论有什么物理意义，解这道题对概念、规律有什么新的体会、认识，如果题目条件发生变化或已知和待求的倒过来问题是否能解等等。例如我们高一期中刚考过的第二题：如图所示，a的质量是2kg，b的质量是1kg.设接触面均是光滑的，a和b都是静止不动的，其中a受到两个或两个以上弹力的是？
　　分析a受到两个或两个以上弹力，就要从弹力产生的条件出发，首先满足直接接触，其次是发生了弹性形变，应用假设法就可以判断出A、B选项是错误的。
　　对其他的一些问题也要经过一定的选择，对这些题如果想一下就很清楚怎样求解，就不要花太多时间去做。有的题想一下不知道怎样做就要认真对待，解出后要回头想想当初卡在什么地方解不出来，怎样突破的。利用这种方法能在较短的时间内接触较多的习题。
　　只要我们抓住解题的根本。我们会发现真正具有代表性的典型题并不很多，许多题都是大同小异的。盲目地追求解题的数量并没有多大效果。
　　2、审清题意，注意物理状态、物理过程的分析。
　　审题过程就是破解题意的过程，它是解题的第一步，第一步如果迈不开，具体的解题就无从谈起。审题过程的目的不仅仅是一字不漏的读题，还要通过阅读、思考、分析等多方面来完成解题的全过程，并读出出题者的意图。通过审题分析能在头脑中形成一个生动而清晰的物理情景，找到解决问题的最佳办法，能准确地、顺利地完成解题的全过程。在未寻到解题方法之前，都要审题不止，而且题目越难，愈要在审题上下功夫，以求突破，即使题目容易，也不要掉以轻心，否则也会导致错误。
　　审题过程要了解这样几个方面的问题：
　　（1）题中给出什么
　　（2）题中要求什么
　　（3）题中隐含什么
　　（4）题中考查什么
　　（5）题目应用什么规律。
　　具体讲主要从以下两个方面充分考虑：
　　（一）注意审明题目中的关键词语
　　在读题时不能只注意那些给出的具体数字或字母等已知条件，对一些叙述性的语言，特别是其中的一些关键性词语要多加思考。所谓关键性词语指的是题目中提出的一些限制性语言或是对题目中所涉及的物理过程变化的描述，对变化过程的界定等等，如：恰好、完全、仅仅、临近等词语，它们往往是破解题意的关键所在，也就是我们平时所说的“题眼”，真正把握住关键词不是一朝一夕就能做到的，必须经过长期做题来积累经验，做题的时候要留心积累。
　　（二）审题要注意隐含条件的挖掘
　　物理之所以较难，不仅仅是因为物理过程复杂多变，还由于潜在条件隐蔽难寻，使人产生条件不足之感而陷入困境，这正是考查同学们思维能力的深刻程度。在审题过程中必须把隐含条件挖掘出来，这常常是解题的关键所在。有些隐含条件隐含的不深，平时又经常见到，挖掘起来并不困难，例如题目说“光滑平面”就表示“摩擦不计”，题目说“恰好不滑出板”就表示“研究物体恰好滑倒板的边缘处且具有了和板同样的速度，即保持了相对静止”等等。还有一些隐含条件隐含的比较深，情景又比较新，挖掘起来就比较困难。当然，一开始同学们并不一定意识到这一点，读题后就马上尝试做题，结果受到阻碍才意识到条件欠缺，必须返回头来重新审题。所以在解题时要抓住关键词，挖掘隐含的条件，抓住细节，前后联系，展开联想，题目也就迎刃而解了。
　　例如：一个质量为m的长度为L的均匀长木板放在水平桌面上，木板与桌面间的动摩擦因数为μ。现在用水平力F推木板，当木板已滑出桌边三分之一L时，桌面对木板的摩擦力等于多少？
　　关键词语：
　　①“动摩擦因数为μ，水平力F”，需判断是动摩擦力还是静摩擦？
　　②“木板已滑出桌边三分之一L”，需判断木板对桌面的压力的大小
　　隐含条件：
　　①“木板均匀”重心在几何中心处
　　②“当木板已滑出”判断木板在运动，所受摩擦力是滑动摩擦力
　　③“滑出桌边三分之一L”能判断出木板的重心还在桌面上，不会倾倒。所以正压力等于物体的重力mg，由滑动摩擦力的公式就可求出摩擦力等于μmg
　　对一道物理题在弄清题意确定应用的物理规律和研究对象后，就要对对象进行物理状态、物理过程的分析，对问题形成鲜明的物理图象。这样才容易排除一些错误观念的干扰，找准解决问题的出发点。尤其是对一些较难的、灵活性较大、情景较新的问题，分析清楚物理过程才容易找到解题的关键条件或问题中的隐蔽条件。例如期中考试的最后一题，是追及问题
　　那么追及和相遇或避免碰撞的问题的求解方法是怎样的哪？
　　关键：在于掌握两个物体的位置坐标及相对速度的特殊关系。
　　基本思路：分别对两个物体研究，画出运动过程示意图，列出方程，找出时间、速度、位移的关系。解出结果，必要时进行讨论。
　　追及条件：追者和被追者v相等是能否追上、两者间的距离有极值、能否避免碰撞的临界条件。
　　（3）以物理概念、规律、方法为核心不断总结经验教训，提高解题能力。
　　物理习题数量多、灵活性大，物理概念、规律、方法是解题的依据、出发点、灵魂，只有抓住这个根本，不断归纳总结才能提高解题能力。
　　对习题的分类应从基本概念、规律上看。如从牛顿定律看把动力学问题分为：已知力求运动和已知运动求力两种基本类型是很有用的，还可细分为：在恒力作用下的运动，在万有引力作用下的天体运动，在弹性恢复力作用下的简谐运动等。但从形式上把问题分为：斜面问题、竖直问题、水平问题等没有什么用处。
　　在解题过程中出现错误是常有的事，当代著名的哲学家波普尔认为：“我们能够从我们的错误中学习。”“我们的一切知识都只能通过纠正我们的错误而增长。”所以，我们应该抓住错误不放。发现错误是我们进步、提高的起点，许多错误是由于我们没有真正理解概念、规律造成的，找到错误的根源就使我们对概念、规律的理解提高一步，这是根本上的提高，极为有用。常常有这种情况：一个概念性错误会在多道题目中一犯再犯，这说明这个概念较难、又很重要，我们还没有找到错误的根源。应该引起我们的特别重视，可与同学讨论或问老师受到启发，但一定要通过自己独立的反复思考才能真正解决问题。
　　有的较难的题我们一时解不出来，后来解出来了，但过了一段时间再看这道题又不会解了，这说明这道题没有真正搞懂。我们经过反复思考找出症结所在，对提高解题能力很有好处。
　　通过一定量习题的求解，我们会发现在理解概念、规律方面的许多问题，也会发现解题方法、技巧方面的许多问题，还会积累不少的解题技巧、经验，这些都要求我们及时地归纳总结。例如：
　　◎力学问题中研究对象的选定；
　　◎力学规律的选用；
　　◎怎样利用图象分析解决问题；
　　◎怎样画草图找出解题思路；等等
　　还可对一些较大的问题进行总结，如：如何求物理量？这在力、热、电、光、原子各部分中都会遇到，要总结出求物理量的两条基本途径：一条是根据定义，另一条是根据与该物理量有关的规律。正是后一条途径给我们求解物理量开辟了广阔的思路，提供了多种选择。这个问题也很值得总结。
　　(实习编辑：彭莉君)
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