大学物理第2章 运动定律与力学中的守恒定律

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1、第2章运动定律与力学中的守恒定律§2.1牛顿运动定律§2.2动量动量守恒定律§2.3功动能势能机械能守恒定律§2.4角动量角动量守恒定律§2.5刚体的定轴转动1物体间的相互作用称为力，研究物体在力的作用下运动的规律称为动力学.2一、惯性定律　惯性参考系1.牛顿第一定律一孤立质点将永远保持其原来静止或匀速直线运动状态.牛顿第一定律又称为惯性定律.意义：(1)定性给出了两个重要概念,力与惯性力是物体与物体间的相互作用.惯性是物体的固有属性.(2)定义了惯性参考系惯性定律成立的参照系为惯性系。§2-1牛顿运动定律3二、牛顿

2、第二定律物体受到外力作用时，它所获得的加速度的大小与合外力的大小成正比，与物体的质量成反比；加速度的方向与合外力F的方向相同瞬时性：第二定律是力的瞬时作用规律之间一一对应矢量性：有大小和方向，可合成与分解力的叠加原理4分解:直角坐标系中：定量的量度了惯性:质量是物体惯性大小的量度；5三、牛顿第三定律当物体A以力F1作用在物体B上时，物体B也必定同时以力F2作用在物体A上.F1和F2大小相等，方向相反，且力的作用线在同一直线上.作用力与反作用力：①总是成对出现，一一对应的.②不是一对平衡力.③是属于同一性质的力.61）确定研究对

3、象进行受力分析；（隔离物体，画受力图）2）取坐标系；3）列方程（一般用分量式）；4）利用其它的约束条件列补充方程；5）先用文字符号求解，后带入数据计算结果.解题的基本思路7例：一细绳跨过一轴承光滑的定滑轮，绳的两端分别悬有质量为m1和m2的物体(m1

4、m1ga1T1m2gT2a2T1/T2/T8以a2向下为正方向，则有m2g－T2＝m2a2.②根据题意有T1＝T2＝T，a1＝a2＝a.联立①和②两式得由牛顿第三定律知：T1/＝T1＝T，T2/＝T2＝T，有讨论:(1)T/＜(m1＋m2)g.(2)m1=m2:a1＝a2＝0;T=2m1g9§2.2动量动量守恒定律整个物理学大厦的基石,三大守恒定律：动量守恒定律能量转换与守恒角动量守恒一.质点的动量定理定义:质点的动量—△状态矢量△相对量定义:力的冲量—10若一个质点，所受合外力为质点动量定理：微分形式积分形式作用于物体上的合

5、外力的冲量等于物体动量的增量这就是质点的动量定理。直角坐标系中:11冲量:冲量的方向不能由某瞬时力的方向来决定ff0tt+△tt说明:△F应为合外力；△也只对惯性系成立。△p是状态量；I是过程量。12二、质点系的动量定理ij第i个质点受的合外力由牛顿第三定律有:所以有:13令则有：质点系总动量的增量等于作用于该系统上合外力的冲量.14三、动量守恒定律一个孤立的力学系统或合外力为零的系统，系统内各质点间动量可以交换，但系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。即：=常矢量说明:1.守恒条件是而不是2.动量定理及动量守恒定律只适用

6、于惯性系.3.若某一方向的合外力零，则该方向上动量守恒；但总动量可能并不守恒。4.动量守恒定律是比牛顿定律更普遍、更基本的定律，它在宏观和微观领域均适用15我国长征系列火箭升空16§2-3功动能势能机械能守恒定律一.功功率1.功：力在位移方向上的投影与该物体位移大小的乘积.力沿路径l的线积分直角坐标系中173.保守力的功(1)重力的功物体m在重力作用下由a运动到b，取地面为坐标原点.0xyzabz1z2mg重力的功只由质点始、末位置来决定，而与所通过的路径无关.18(2)弹簧弹性力的功0xx保守力一质点相对于另一质点沿闭合路

7、径运动一周时，它们之间的保守力做的功必然是零。19二、动能定理质点的动能定理令Ek是状态量，相对量，与参照系的选择有关。合力对质点作的功等于质点动能的增量20例:一质量为10kg的物体沿x轴无摩擦地滑动，t＝0时物体静止于原点.(1)若物体在力F＝3＋4tN的作用下运动了3s，它的速度增为多大？(2)物体在力F＝3＋4xN的作用下移动了3m，它的速度增为多大？解(1)由动量定理得=2.7ms-1(2)由动能定理得=2.3ms-12122三、势能重力的功弹性力的功保守力的功只与初、终态的相对位置有关，说明系统存在一种只与相对

8、位置有关的能量。可引入一个由物体相对位置所决定而又具有能量性质的函数，称之为势能函数。用Ep表示.23保守力的功等于系统势能增量的负值。若选定势能零点为Ep2=0重力势能：选地球表面为势能零点24对弹性势能:通常选弹簧自然长度时的势能为零,则讨论：1.势能是相对量，其值与零势