哈里德大学物理学 上册 教学课件 作者 滕小瑛Hch04Hch04.ppt

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1、第4章质点系动量本章目录4-1质心质心运动定律4-2动量冲量-动量定理4-3质点系的动量动量4-4动量守恒定律4-5变质量系统-火箭4-6碰撞计划学时：24-1质心质心运动定律一、质心特殊点——质量中心（质心）特点1、运动中，好像物体的所有质量都集中在该点；2、作用在物体上的力好像都作用在该点。二、质心位置的确定两个质点构成的系统定义质心位置为：对n个质点构成的系统，质心位置矢量为：xyzO直角坐标系中，质心的位置：分立的质点系质量连续分布密度均匀的质点系质心位置不一定在物体上。注意三、质心运动定律质心速度：质心加速度：n

2、个质量分别为的质点组成的系统系统中，各质点所受的合力分别为将以上各式相加，并考虑到得：——质心运动定律4-2动量冲量-动量定理一、动量质点的动量定义为：动量的SI单位：动量的量纲：牛顿第二定律的一般表示：特例二、冲量-动量定理冲量的SI单位：冲量的量纲：定义力在到时间内的冲量为：力在某一段时间内作用于质点上的冲量等于质点在这段时间内的动量增量——冲量-动量动量分量表示为：冲力：两物体碰撞时的相互作用力碰撞的平均冲力Ot4-3质点系的动量定理n个质量分别，动量分别为的质点组成的质点系，其系统具有的总动量定义为：质点系的牛顿第

3、二定律的动量表示：质点系的总动量随时间的变化率等于该系统所受的合外力质点系的冲量：质点系所受合外力的冲量等于系统总动量的增量——质点系的动量定理内力的冲量起什么作用？改变质点系总动量在系内各质点间的分配。4-4动量守恒定律当质点系所受合外力时，质点系的总动量不随时间变化：孤立系统的总动量不随时间变化。不受外力作用且总质量不变的系统孤立系统的质心作匀速直线运动对质点系：——动量守恒定律4-5变质量系统-火箭火箭工作的基本原理是质点系的动量守恒定律火箭前进的动力来自火箭燃料燃烧喷出的气体产生的反冲推力火箭在进入运行轨道前，质量

4、不断减少——变质量系统对变质量系统怎样运用动量守恒定律分析问题？研究一个短暂过程（时间间隔）选择研究系统为包含火箭和在时间间隔内火箭喷出的气体。在时间间隔内，该系统是孤立系统，所以在这段时间内动量守恒t时刻动量为：t+dt时刻动量为：在地面参照系中：假设是喷出气体相对火箭的速度，有化简可得：令（火箭失去质量的速率）——第一火箭方程具有力的量纲，称为火箭发动机的推力由——第二火箭方程火箭速度取决于喷出气体相对火箭的速度和火箭的质量比4-6碰撞碰撞：物体在极短的时间内发生强烈相互作用的过程碰撞过程中，把发生碰撞的物体看作一个质

5、点系，由于质点系受到的外力比碰撞物体间的相互作用力小得多，因此可以忽略外力，碰撞系统构成的质点系总动量守恒。但机械能不一定守恒。根据情况可以将碰撞分为三类：①完全弹性碰撞②非弹性碰撞③完全非弹性碰撞一、一维碰撞两物体碰撞前后运动都沿同一方向。碰撞前后动量守恒：1、完全非弹性碰撞2、完全弹性碰撞碰撞过程中，机械能守恒碰撞前后动量守恒：讨论①等质量②大质量靶且二、二维碰撞两物体碰撞后运动不是沿同一直线粒子散射中，质量为m的粒子与质量为m0的静止氧原子核发生“碰撞”。实验测出“碰撞”后，粒子沿与入射方向成=72角方向运

6、动，而氧原子核沿与粒子入射方向成=41角反冲，如图示，求“碰撞”前后粒子速率之比。[例1]m0m高能物理可以用探测器得到粒子径迹对粒子和氧原子核系统，碰撞过程总动量守恒。碰后：粒子动量为氧原子核动量为碰前：粒子动量为氧原子核动量为0m0m“碰撞”：相互靠近，由于斥力而分离的过程——散射。xy[解]由动量守恒定律得解得“碰撞”前后，粒子速率之比为直角坐标系中xy守恒定律揭示了自然界存在的对称性，反映了变化万千的自然界中的物理不变量。守恒定律与对称性相联系：动量守恒定律角动量守恒定律能量守恒定律空间平移对称性空

7、间转动对称性时间平移对称性