【例2】 质量为m的小球由高为H的光滑固定斜面顶端无初速滑到底端过程中,重力、弹力、合力的冲量各是多大?
解析:力的作用时间都是,力的大小依次是mg、mgcosα和mgsinα,所以它们的冲量依次是:
点评:特别要注意,该过程中弹力虽然不做功,但对物体有冲量。
二、动量定理
1.动量定理
物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。既I=Δp
(1)动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度。这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量(或者说是物体所受各外力冲量的矢量和)。
(2)动量定理给出了冲量(过程量)和动量变化(状态量)间的互求关系。
(3)现代物理学把力定义为物体动量的变化率:(牛顿第二定律的动量形式)。
(4)动量定理的表达式是矢量式。在一维的情况下,各个矢量必须以同一个规定的方向为正。
点评:要注意区分"合外力的冲量"和"某个力的冲量",根据动量定理,是"合外力的冲量"等于动量的变化量,而不是"某个力的冲量" 等于动量的变化量。这是在应用动量定理解题时经常出错的地方,要引起注意。
【例3】以初速度v0平抛出一个质量为m的物体,抛出后t秒内物体的动量变化是多少?
解析:因为合外力就是重力,所以Δp=Ft=mgt
点评:有了动量定理,不论是求合力的冲量还是求物体动量的变化,都有了两种可供选择的等价的方法。本题用冲量求解,比先求末动量,再求初、末动量的矢量差要方便得多。当合外力为恒力时往往用Ft来求较为简单;当合外力为变力时,在高中阶段只能用Δp来求。
2.动量定理的定性应用
【例4】 鸡蛋从同一高度自由下落,第一次落在地板上,鸡蛋被打破;第二次落在泡沫塑料垫上,没有被打破。这是为什么?