Question

20．如圖所示，用0.50kg的鐵錘釘釘子，打擊時鐵錘的速度v=4m/s．打擊后鐵錘的速度變?yōu)榱�，設(shè)打擊時間是0.01s，那么，
（1）不計鐵錘的重量，鐵錘釘釘子的作用力是多大？
（2）考慮鐵錘的重量，鐵錘釘釘子的作用力是多大？
（3）你分析一下，在計算鐵錘釘釘子的平均作用力時在什么情況下可以不計鐵錘的重量？

Answer 1

分析 （1）（2）對鐵錘，根據(jù)受力情況應(yīng)用動量定理可以求出鐵錘對釘子的作用力．
（3）由前2問的結(jié)論，分析哪種情況下可以不計鐵錘的重量．

解答 解：（1）對鐵錘，不計鐵錘的重量時只受到釘子的作用力，由動量定理得：Ft=mv，
代入數(shù)據(jù)解得：F=200N，
由牛頓第三定律可知，鐵錘對釘子的作用力：F′=F=200N；
（2）考慮鐵錘的重力，對鐵錘，由動量定理得：
（F-mg）t=mv，
代入數(shù)據(jù)解得：F=205N，
由牛頓第三定律可知，鐵錘對釘子的作用力：F′=F=205N；
（3）根據(jù)前2問的鐵錘對釘子的作用力的比較可知，205N比200N大5N，為：$\frac{5}{205}$×100%=2.4%
由此可知，當(dāng)作用的時間比較小時，鐵錘的重力可以忽略不計．
答：（1）不計鐵錘的重力，鐵錘釘釘子的作用力是200N；
（2）考慮鐵錘的重力，鐵錘釘釘子的作用力又是205N．
（3）當(dāng)作用的時間比較小時，鐵錘的重力可以忽略不計．

點評 本題考查動量定理的應(yīng)用，要作用在求鐵錘對釘子的作用力時，時間的長短是決定是否考慮鐵錘的重力的關(guān)鍵因素．