(1)若初、末动量在同一直线上,则在选定正方向的前提下,可化矢量运算为代数运算.
(2)若初、末动量不在同一直线上,运算时应遵循平行四边形定则.
例1 一小孩把一质量为0.5kg的篮球由静止释放,释放后篮球的重心下降高度为0.8m时与地面相撞,反弹后篮球的重心上升的最大高度为0.2m,不计空气阻力,取重力加速度为g=10m/s2,求地面与篮球相互作用的过程中:
(1)篮球的动量变化量;
(2)篮球的动能变化量.
答案 (1)3kg·m/s,方向竖直向上 (2)减少了3J
解析 篮球与地面相撞前瞬间的速度为v1==m/s=4 m/s,方向向下,篮球反弹时的初速度v2==m/s=2 m/s,方向向上.规定竖直向下为正方向,篮球的动量变化量为Δp=(-mv2)-mv1=-0.5×2kg·m/s-0.5×4 kg·m/s=-3 kg·m/s.
即篮球的动量变化量大小为3kg·m/s,方向竖直向上.
篮球的动能变化量为ΔEk=mv22-mv12=×0.5×22J-×0.5×42J=-3J
即动能减少了3J.
动量与动能的区别与联系
1.区别:动量是矢量,动能是标量,质量相同的两物体,动量相同时动能一定相同,但动能相同时,动量不一定相同.
2.联系:动量和动能都是描述物体运动状态的物理量,大小关系为Ek=或p=.
二、动量定理
1.动量定理的推导
如图1所示,一个质量为m的物体(与水平面无摩擦)在水平恒力F作用下,经过时间t,速度从v变为v′.
图1
物体在这个过程中的加速度a=
根据牛顿第二定律F=ma
可得F=m
整理得:Ft=m(v′-v)=mv′-mv