力学第三章动量&牛顿运动定律&动量守恒定理1

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1、Chap03动量·牛顿运动定律·动量守恒牛顿简介英国物理学家、数学家、天文学家一生的重要贡献：牛顿三大运动定律万有引力定律创立了经典力学体系发现白光是由不同颜色的光构成牛顿IsaacNewton(1642~1727)冷却定律创立了微积分❖1687年《自然哲学的数学原理》牛顿简介p1687年7月5日，《自然哲学之数学原理》第一版出版，后出版第二、第三版Newton'sowncopyofhisPrincipia,withhand-writtencorrectionsforthesecondedition第一版

2、扉页3.1牛顿第一定律和惯性参考系牛顿第一定律和惯性参考系牛顿第一定律(惯性定律)任何物体，只要不受其它物体作用，将会永远保持静止或匀速直线运动的状态。1、提出了力和惯性的概念力——是物体间的相互作用，是引起运动状态改变的原因。惯性——物体所固有的，保持原来运动状态不变的特性。2、是大量观察与实验事实的抽象与概括3、定义了惯性系牛顿第一定律和惯性参考系(1)惯性定律成立的参考系称之为惯性参考系，简称惯性系。惯性系是相对整个宇宙的平均加速度为零的参照系。基准参考系(FK4系)——是以相对于选定的若干颗恒星平

3、均静止的位形为基准的参考系。太阳参考系——固结在太阳上的参考系。地面参考系——固结在地面上的参考系。(2)惯性定律可以对质点的某一分量成立。3.2惯性质量和动量惯性质量和动量一、惯性质量1、两质点在气桌上碰撞两滑块相碰，改变滑块1、2初速度，反复实验，发现滑块1、2速度改变量各次虽然不同，但总有：1vvvvΔvv21=-aΔ或a=Δvv21/Δ2a为常量，与两滑块有关。惯性质量和动量2、惯性质量取巴黎国际计量局中铂铱合金国际千克原器为标准物体，规定其质量为m0=1kg(千克)，此即国际单位质量的基本单位。

4、一个原子质量单位(u)为碳的同位素12C原子质量的1/12。--27271u=1.660565´10kg»´1.6610kg令标准物体与某物体相碰，并令a=mm/0vvvvm==mΔv/ΔvΔvv/Δkg000m就是某物体“质量的操作型定义”。惯性质量和动量从物体质量的定义可见，m大者较难改变运动状态或速度，m小者则较易。所以m应是物体惯性的反映，即惯性的大小。以惯性量度的质量称惯性质量，简称质量。经典力学m=常量m0相对论力学m=221/-vcm0为静止质量v为质点速度c为真空中的光速惯性质量和动量二、

5、动量·动量变化率和力1、动量vv定义p=mvvv对任何两质点，有mΔv=-mvΔ1122动量随时间连续而光滑地变化，ddvv(mv)=-()mv1122ddtt惯性质量和动量2、力的定义vvdpdvF==()mvdtdt诸力作用于质点mvdvåFi=()mv——质点动量定理dt质点动量对时间的变化率等于作用于该质点的力的矢量和。惯性质量和动量三、牛顿运动定律牛顿第二定律在经典力学中，质点质量不变，由力的定义有vvåFi=ma思考：质量变化的情况如何？牛顿第三定律vv作用力与反作用力之间有FF=-2112惯

6、性质量和动量说明vvdP(1)关于力的定义式:F=dt是牛顿定律的最初形式，在相对论中同样成立。vv而åFi=ma式只有在v<

7、OixO´系中对同一质点，因mm=¢vv又质点加速度有伽利略不变性，即aa=¢vv力取决于质点动量对时间的变化率，故åFi¢=ma¢¢规律相同！惯性质量和动量vv若在O系中有FF=-2112vv规律相同！在O´系中亦有FF¢¢=-2112伽利略相对性原理力学现象对一切惯性系来说，都遵从同样的规律；或者说，在研究力学规律时，一切惯性系都是等价的。3.3主动力和被动力主动力和被动力一、主动力1、重力和重量重力——地球对物体作用力的总和。重量——重力的大小。若将地球视为惯性系，则重力即是地球与物体的万有引力vv

8、W=mg（重力）W=mg（重量）•重量和质量不同，质量概念比重量概念更带普遍性。质量反映物体被当作质点相对于惯性系运动时的惯性，是物体固有的；重量是物体所受重力的大小，属于相互作用范畴。•在经典力学中，质量为常量，而重力和重量与重力加速度有关。主动力和被动力2、弹簧弹性力原长mOxx压缩或拉伸较小时，弹性力与形变量关系为F=-kx胡克定律k—劲度系数，由弹簧本身性质决定主动力和被动力2、静电场力和洛伦兹力vv静电场力F=qE+