涵盖内容
动量是力与运动 I一章的一部分。我们按考核方式来教:先讲概念,再示例,再让学生动手做题、老师检查方法。
可能用到的公式
如何考核
它可能出现在试卷一(客观题)与试卷二(结构题),若涉及实验,也可能出现在试卷三。我们不预测考题,而是为所有情况准备好技巧。
常见错误
如何学习
准确记住定义,用完整过程练一两道 SPM 风格的题目,并把它与力与运动 I的其余部分联系起来。
你需要掌握的要点
动量是物体质量与速度的乘积,表示为p = mv,其中p为动量,单位是千克米每秒(kg m s⁻¹),m为质量,单位是千克,v为速度,单位是m s⁻¹。动量是矢量,方向与速度方向相同。
例如,一辆质量为2 kg、速度为3 m s⁻¹的手推车,其动量为p = mv = 2 kg × 3 m s⁻¹ = 6 kg m s⁻¹。
动量守恒定律指出,在没有外力作用的封闭系统中,事件发生前的总动量等于事件发生后的总动量,碰撞和爆炸皆适用此定律。在弹性碰撞中,动量和动能都守恒,碰撞后物体分开。
在非弹性碰撞中,动量守恒但动能不守恒,碰撞后物体可能黏合在一起并以共同速度运动。在爆炸中,两个原本静止的物体会以大小相等、方向相反的动量分开,因为总动量必须保持为零。
例题解析
题目:一辆质量为4 kg、速度为3 m s⁻¹的手推车与一辆静止的2 kg手推车相撞,碰撞后两车黏合在一起并以共同速度运动。利用动量守恒求出这个共同速度。
已知:m₁ = 4 kg,u₁ = 3 m s⁻¹,m₂ = 2 kg,u₂ = 0 m s⁻¹(静止)。由于两车黏合在一起,这是一次非弹性碰撞,末速度为共同的v。
应用动量守恒:m₁u₁ + m₂u₂ = (m₁ + m₂)v。代入数值:(4 kg × 3 m s⁻¹) + (2 kg × 0 m s⁻¹) = (4 kg + 2 kg) × v。
得出12 kg m s⁻¹ + 0 kg m s⁻¹ = 6 kg × v,因此v = 12 kg m s⁻¹ ÷ 6 kg = 2 m s⁻¹。碰撞后两辆车以2 m s⁻¹的共同速度一起运动。
考试如何考查
试卷一的客观题常要求考生根据质量和速度计算动量,或判断所描述的碰撞属于弹性还是非弹性。试卷二的结构题和论述题经常要求考生把动量守恒定律应用于碰撞或爆炸,写出完整方程m₁u₁ + m₂u₂ = m₁v₁ + m₂v₂并正确代入数值与单位,或从动能角度解释弹性碰撞与非弹性碰撞的区别。
试卷三的实验工作可能涉及手推车在轨道上碰撞,考生须测量碰撞前后的速度以验证动量守恒。
常见错误包括忘记动量是矢量,因此方向相反的速度在方程中必须带负号;把静止物体当作方程中没有质量项,这是错误的,因为它的初始动量只是为零而已;以及最终动量或速度数值漏写单位。考生还须记住,只有动量在各类碰撞中都必定守恒,动能则不然。
来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)