借助動量知識 解答物理難題

朱傳蘇

(江蘇省新海高級中學 222006)

為使學生掌握運用動量知識解答物理難題的相關技巧，講解動量知識時應注重與學生一起推導相關公式，使其搞清楚公式的來龍去脈，把握公式的適用情境以及應用時應注意的事項，使其切實打牢基礎.在此基礎上進行相關專題地講解，使學生見到更多的習題，把握解題關鍵.

1 借助動量知識解答上拋物理難題

豎直上拋是高中物理中物體常見的運動類型.部分習題使用運動學公式雖然能夠解答出結果，但是較為繁瑣，而使用動量定理可大大簡化運算過程，提高解題效率.教學實踐中為提高學生運用動量知識解答上拋難題的意識，把握解題的相關細節，應展示相關習題的解答過程.

例1豎直上拋物體初速度大小與返回拋出點時的速度大小比值為k.某一物體豎直上拋后返回到拋出點時的速度大小為v.若在運動期間受到的空氣阻力不變，重力加速度為g，則從拋出到返回拋出點經歷的時間t為( ).

答案：C.

2 借助動量知識解答多次碰撞難題

動量是解決多次碰撞問題的常用知識點.運用動量解答多次碰撞問題時應注重根據實際情況合理劃分物體的運動過程，明確研究對象，并根據碰撞過程是否有能量損失正確構建動量守恒定律物理方程.同時，注重歸納法的應用，尋找碰撞次數與碰撞速度之間的關系，確保問題得以順利解決.

例2一滑冰運動員在冰面上將一質量為9kg的物塊，以大小為5m/s的速度垂直推向豎直在冰面上的擋板，運動員獲得退行速度；物塊與擋板發生彈性碰撞反向追上運動員后，運動員再次以大小為5m/s的速度將物塊推出.如此反復，運動員共推4次物塊后，獲得的退行速度超過5m/s，反向后的物塊未能追上運動員.忽略冰面摩擦，則運動員的質量可能為( ).

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

答案：B.

3 借助動量知識解答彈簧難題

彈簧能產生力的作用，而且能儲存一定能量，是高中物理習題經常涉及的對象.部分與彈簧相關的習題較為抽象，題干并未直接給出彈簧的形變情況，物體的受力狀況，而需學生自己判斷.解答該類習題需要具體情況具體分析，既要做好受力分析，又要靈活運用能量、動量知識，其中運用動量知識解題應先設出正方向.

例3 如圖1所示，一輕質彈簧連接質量分別為m、2m的兩個物塊A、B靜止在光滑水平面上.某時刻B瞬間獲得一水平向右大小為v的速度，從此刻開始彈簧第一次伸長達到最大過程，彈簧彈力對B球的沖量大小為I1，做功為W1；當彈簧由最大伸長至第一次恢復原長的過程中，彈簧對B球的沖量大小為I2，做功為W2.求I1、I2、W1、W2.

圖1

4 借助動量知識解答圓弧難題

高中物理中圓弧常用于考查圓周運動知識.但是對于部分習題而言，仍采用圓周運動知識進行分析反而適得其反，并不能順利得出正確答案.遇到這種情況及時改變思路，從動量角度進行分析，往往可獲得意想不到的效果.教學實踐中應注重通過例題講解，使其體會到運用動量知識解題的便利，啟發其在以后解題時擺脫定勢思維的影響.

例4如圖2，將一各處光滑帶有四分之一圓弧(半徑足夠大)，質量為m2的軌道靜止放在光滑水平面上.某時刻一質量為m1的滑塊以初速度v0沖上軌道(始終未脫離軌道)，則( ).

圖2

B.若軌道和滑塊質量相等，滑塊達到最高點時的速度為0

D.滑塊滑下后速度可能向左

答案：CD.

5 借助動量知識解答切割磁場難題

導體切割磁場產生感應電動勢、閉合電路產生感應電流.解答該類習題除需用電磁感應相關知識，還需合理選取研究對象，根據產生感應電流的條件找到解題突破口，并綜合使用動量定理、能量守恒定理，構建相關參數之間的內在聯系.

例5如圖3所示，在磁感應強度大小為B的磁場中放置一光滑足夠長的導軌，左、右則導軌間距分別為L、2L.將質量分別為m、2m，電阻分別為R，2R的金屬棒ab、cd靜止放置在導軌左右兩側.兩棒與導軌垂直且與導軌接觸良好，且均未離開自己的導軌區域，忽略導軌電阻.某時刻給金屬棒cd一水平向右的初速度v0，則此后運動過程中( ).

圖3

A.兩導體棒構成的系統動量守恒

分析cd棒切割磁感線產生感應電流使得ab棒受力向右運動，直到電路中磁通量不再變化，電路中沒有感應電流，兩棒做勻速直線運動.據此尋找兩棒運動的速度關系，而后分別使用動量定理，求出兩棒最終的速度，結合電學以及能量守恒不難作答.

答案：CD.

6 借助動量知識解答磁偏轉難題

運用動量知識解答粒子在磁場中的運動問題時應聯系所學，熟練運用幾何知識、運動半徑、周期計算公式，確定物體的運動軌跡，運動時間.需要注意的時為準確判斷碰撞后粒子的運動情況，可根據碰撞類型，運用動量守恒定律，能量守恒定律構建物理方程，通過計算出速度表達時判斷粒子運動的方向.

圖4

分析根據幾何知識確定帶電粒子在磁場中的運動半徑，而后運用圓周運動知識以及動能定理求出E.根據動量守恒定律求出碰撞后小球1、小球2的速度，計算出小球1運動軌跡半徑、周期，根據題干給出的時間，確定小球1和小球2運動位置，運用運動合成知識求出L.

綜上所述，動量知識在解答高中物理習題中有著廣泛的應用，尤其用于解題一些習題時可降低運算復雜度，迅速計算出正確結果.教學實踐中應做好動量知識的系統講解，通過列舉具體實例加深學生理解.同時，展示動量知識解答不同習題的具體過程，給其帶來思維的啟發，鍛煉其應用的靈活性.