高中物理论文:谈绳的瞬间冲量.doc
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1、谈绳的瞬间冲量一般产生弹力的物体可分为两类。一类是两端连有物体的弹簧或橡皮条,它们的形变量较大(相对而言)。形变发生改变的过程因两端物体的惯性而需时较长。在很短时间内,形变量可认为是不变的。另一类是钢丝、轻绳、细线等。它们的形变量极小,形变过程需时极短,形变的恢复也需时极短,在极短的时间内弹力能突变。但是当绳子受到瞬间冲量的时候,由于作用的时间近乎为零,物体间的相互作用力极大,此弹力已超出弹性极限。这时候即使撤销外力,也会留下明显的残余形变,称为塑性形变。塑性形变在外力撤走后,形变完全消失需要一定的时间。这种现象称为弹性后效。所以绳子受到瞬间冲量的过程,可认为是把绳子拉到最长后形变不能恢复的过
2、程。下面拟结合完全非弹性碰撞的知识,动量守恒的知识,以及速度的合成与分解的知识,讨论绳子作用瞬间两个物体运动状态的改变规律。例1:如图1,质量为m的铁球被一根细绳联接在天花板与铁球之间,绳长L。现将球用手托住与天花板平齐,分析绳被拉直的瞬间,绳对球的冲量是多大?分析:绳绷紧前,球作自由落体运动,在绷紧前的一刹那,V1=,瞬间作用后由于绳子不能恢复形变,铁球速度变为零。V2=0,由于重力的冲量远远小于绳的冲量,因此可忽略重力的影响,于是有:I=m V1=m方向向上。例2:将例1稍作改变,将球水平拉到L外,再松手,结果会怎样?分析:绳绷紧前的瞬间,由题意可知,球自由下落的高度h=L cos30,V
3、1=。将V1沿着径向和切线方向分解。结合例1,就很容易清楚在绳绷紧后的瞬间,物体的运动状态。沿半径方向绳的张力的冲量使球的径向速度在绳绷紧的瞬间变为零,(忽略重力,选沿半径方向为正)。I=0(m V1cos30)=mcos30。而切线方向的分速度在这个过程中将不发生变化,这个速度就是绳绷紧后作圆周运动的初速度,它沿着切线方向。V= V1cos30=以上两例在沿着绳的联线方向,相当于一个质量很小的物体与另一个质量很大的、静止的物体发生了完全非弹性碰撞的情形,质量很小的物体被大球所吸附,速度变为零。如果两个相互运动的物体,质量的大小是可以拟的,则又另当别论了。例3:质量均为m的质点A、B,由一条轻
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