談動量定理在生活中的安全保護

曹劍英 弓美桃

（集寧師范學院物理系 內(nèi)蒙古烏蘭察布 012000）

談動量定理在生活中的安全保護

曹劍英 弓美桃

（集寧師范學院物理系 內(nèi)蒙古烏蘭察布 012000）

動量定理在沖擊和碰撞問題中特別有用，本文運用動量定理來處理生活中的現(xiàn)象，談生活中的一些保護措施。在教學中開展這樣的活動不僅有利于學生熟練掌握基本概念、規(guī)律，同還有利于提高學生分析問題、解決問題的能力，同時激發(fā)學生學習物理的興趣。

動量定理；沖量；碰撞；沖力；安全保護；興趣

物理學是與人類的生活、生產(chǎn)實踐緊密地相聯(lián)系，學會用物理知識分析生活、生產(chǎn)中的實際問題， 不僅有利于學生熟練掌握基本概念、規(guī)律，同還有利于提高學生分析問題、解決問題的能力，同時激發(fā)學生學習物理的興趣。下面分析幾個與動量定理相聯(lián)系的實際問題。

一、生活中的現(xiàn)象

1.“最美司機”——吳斌。2012年5月9日中午發(fā)生了這樣一幕感人的事情。吳斌是杭州長途的快客司機，11點39分24秒，一個塊狀物體，穿過擋風玻璃，擊中吳斌腹部。吳斌似乎被這突如其來的“塊狀物體”彈了一下，先用右手捂住腹部，掙扎著將右腿伸長，用31秒將車剎住，確保車24名乘客的安全。年僅48歲的吳斌，因傷勢過重，搶救無效，于6月1日不幸去世。他沒有把最寶貴的第一時間留給自己拔打120，而是留給車上的24名乘客。他的光榮事跡讓人們永遠值的學習。但是值得我們思考的是，為什么鐵塊會有這么大的沖擊力呢？如果我們知道動量定理，這個問題就自然解決了。因為汽車在行駛的過程中，速度很快，對面飛來的鐵塊也有一定的速度，由于作用時間極短，動量變化較大，根據(jù)動量定理，瞬時的作用沖力就會很大，所以使吳斌的身體受到很大的創(chuàng)傷。

2.“最美快遞員”——5名順豐快遞員。2013年6月發(fā)生在寧波寧?？h，5名快遞員在緊急關(guān)頭伸手織成網(wǎng)狀將一個從四樓掉下來的小孩救了下來，兩歲小孩身體沒有受傷，但是其中一位快遞員胳膊骨折。從這兩個事例中我們看到他們是冒著生命去救別人，這種崇高的品格值得敬畏，值得學習。

二、理論分析——應用動量定理我們可以估算出沖力的大小

應用動量定理比牛頓定律更具有廣泛性，而且運用更方便。具體可表述為：作用于物體上的合外力的沖量等于物體動量的增量。

在實際應用中，由于時間變化很大，所以瞬時沖力無法測量，但是由于碰撞前后的動量和作用時間都較容易測定，根據(jù)動量定理求出沖力的平均值，然后根據(jù)實際需要乘上一個保險系數(shù)就可估算出沖力的峰值。如圖1 給出沖力的圖示，可以看到瞬時的沖力是變化很大的力。[1]

圖1 沖力的圖示

這就相當于469kg物體的重量打在快遞員的胳膊上，由力學原理可知這是任何一個人都不能承受得住的。所以他的胳膊導致骨折。

2.剖析“機毀人亡”事件

據(jù)報到：1962年，一架“子爵號”客機，在美國的伊利奧特市上空與一只天鵝相撞，客機墜毀，十七人喪生。1980年，一架英國的“鴿式”戰(zhàn)斗機墜毀，飛行員彈射逃生。小小的飛禽能撞毀飛機嗎?上述新聞是否真實?用理論知識分析如下：

碰撞的特點是參與碰撞的物體之間的相互作用力很大，但作用時間很短( 這種力稱為沖力)，因此當考慮其中某一物體動量的變化時，一般只要計及別的物體對該物體作用的沖力的沖量，而不必計及該物體所受到的重力的沖量。因為重力是恒力，在很短的碰撞過程中作用的沖量和沖力作用的沖量相比往往可以略去不計，這樣可使問題得到簡化。[3]用動量定理估算作用力的大小，它同一般的估算問題—樣，其解決問題的關(guān)鍵是根據(jù)實際物理現(xiàn)象建立物理模型，估計各有關(guān)量的大小，然后進行計算。

三、運用動量定理做一些安全保護

利用動量定理的例子很多，如何去避免或減少一些危害，是我們考慮問題的關(guān)鍵。根據(jù)動量定理可知，要使物體動量發(fā)生變化，作用于物體的力和相互作用持續(xù)時間是兩個重要的因素。因此人們在實踐中，在物體動量的變化給定時，常常用增加作用時間來減緩沖力。

四、總結(jié)

物理學對初學者來說是比較抽象的。但是它是一門與生活聯(lián)系非常緊密的一門學科。只要通過系統(tǒng)的理論知識和生活經(jīng)驗有效的聯(lián)系起來是我們學習的目的。物理學是與時俱進的。物理學是服務于人類，人類創(chuàng)造文明。

研究性教學的一個基本理念就是教育要面向生活，即面向?qū)W生周圍生活的環(huán)境，使學生能依照生活經(jīng)驗來實現(xiàn)知識的有效建構(gòu)；能深刻感悟所學知識的生活意義和價值，產(chǎn)生追求科學的內(nèi)在動力；拉近科學與生活之間的距離，并提高分析和解決時間問題的能力。物理教學應注重聯(lián)系實際。學生最熟悉的物理情景是生活中遇到的物理問題，感受最深的物理現(xiàn)象也是從生活中而來，從生活感受開始探究物理問題最易激發(fā)學生學習興趣，源于生活的物理問題最易激發(fā)學生的思維。本文通過力學中動量定理這一知識點與現(xiàn)實生活的聯(lián)系拓展，引導學生學會從身邊事物中去發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象、理解物理原理、總結(jié)物理規(guī)律。

[1]趙近芳.大學物理簡明教程[М].北京郵電大學出版社,2008,6.

[2]周營川.應用動量定理剖析生活現(xiàn)象[J].物理教學探討,2004,3.

[3]程達三.運用動量定理研究碰撞現(xiàn)象應注意的問題[J].山西師大學報(自然科學版),1987,2.

On the safety protection of momentum theorem in life

Cao Jian-ying, Gong Mei-tao

(Physics Department of Jining Normal College, Wulanchabu Inner Mongolia,012000, China)

The theorem of momentum is particularly useful in impact and collision problems, by using the theorem of momentum to deal with the phenomenon in life, some protection measures in life. To carry out such activities in the teaching not only help students master the basic concepts, rules, but also to improve the students' ability to analyze and solve problems, and stimulate students’ interest in learning physics.

the theorem of momentum; momentum; collision; impact; safety protection; interest

P425.2+3

A

1000-9795（2014）03-0004-01

［責任編輯：董 維］

2014-01-15

曹劍英（1982-），女，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，助教，從事理論物理方向的研究。

弓美桃（1983-），女，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，助教，從事通信技術(shù)方向的研究。