动量定理和动量守恒定律.ppt

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1、第三章　动量定理及动量守恒守恒定律1§3.1牛顿第一定律和惯性参考系一、牛顿第一定律孤立质点静止或作等速直线运动（每个物体继续保持其静止或作等速直线运动的状态，除非有力加于其上迫使它改变这种状态）。使用范围：质点和惯性参考系。对牛顿第一定律的理解：（1）定性的说明了运动和力的关系：物体的运动并不需要力去维持，只有当物体的运动状态（速度）发生变化即产生加速度时，才需要力的作用。力的定义：力是一物体对另一物体的作用，是物体产生加速度的原因。（2）提出了“惯性”的概念：物体保持原来运动状态不变的特性，是物体所固有的。2二、惯性参考系：孤立粒子相对它

2、静止或作等速直线运动的参考系。简称“惯性系”。或者：牛顿第一定律能成立的参考系叫惯性系，否则称为非惯性参考系。一般情况下，由观察和实验的性质来判断，如：在精度不太高时，地球参考系可以看作惯性参考系，又称实验室参考系，或实验室坐标系。在人造地球卫星时，常选“地心——恒星坐标系”：以地心为原点，坐标轴指向恒星的惯性参考系。在研究行星等天体的运动时，常选“日心——恒星坐标系”：以太阳中心为原点，坐标轴指向其它恒星的惯性参考系。相对于惯性参考系作等速直线运动的参考系亦为惯性参考系，这就是惯性参考系的“传递性”：发现一个惯性系，变有无穷多个惯性系。注意

3、：运动只能是相对于参考系而言的，没有参考系的运动描述都是没有任何物理意义的。3§3.2惯性质量•动量和动量守恒定律运动的变化有何规律？问题：式中各量如何定义？定律是如何建立的？1．惯性质量“质量的操作型定义”实验室气桌上两个滑块的碰撞实验给出取国际千克原器为标准物体，以m0标记，将它与某物体作用，记为m/m0，有规定m0=1千克（kg），则有4规定：标准物体的质量mc=1kg，令标准物体与某物体相互作用，和分别表示标准物体和某物体速度的改变量，令：(2)式就是质量的“操作型定义”。由(2)式可知：两物体相撞，m大者较难改变运动状态或速度，反之

4、，m小者则较易。由此可以联想到惯性，因此(2)式定义为惯性质量，简称“质量”。则：（2）经典力学中，质量为一恒量，并且惯性质量具有可加性。但当质点速度可与光速相比拟时，由相对论力学来确定，质量随速度的增加而增加：（3）5二、动量　动量守恒定理1.动量的定义：质点的质量与其速度的乘积定义为该质点的动量。性质：矢量，其方向与其速度方向相同。符号：物体系：有两个或更多的相互作用的物体组成的研究对象叫做物体系。质点系：若物体系中的物体均可视作质点，则称为质点系。2.质点系动量：质点系内各质点动量的矢量和叫作质点系的动量：数学公式：（4）63.动量守恒

5、定律：实验表明，若质点系不受质点系以外其它物体的作用，该质点系动量守恒：（5）注意：动量守恒定律是自然界最基本的定律之一。适用于：经典力学，相对论力学，场，宏观物体和微观粒子组成的物体系。应用：动量守恒定律可以预测新粒子的存在。原子核的β衰变可写为AB+e，但实验显示B核和e电子的径迹不在一条直线上，违背动量守恒定律。为此泡利（W.Pauli）于1930年提出中微子假说来维护动量守恒定律。1956年终于在实验中发现了中微子。在电磁学中研究两个运动带电粒子，人们发现两者动量的矢量和似乎不守恒，后来考虑了电磁场的动量，总动量又守恒了。7§3.3

6、牛顿运动定律·伽利略相对性原理1.力·力的独立作用原理1)由动量变化引入力的概念实验表明两质点相互作用时动量连续发生变化，但总动量仍然守恒，即，在单位时间内两质点交换的动量为将时间间隔取极限，则有若分别考察两质点，它们各自的动量都发生了变化，而变化的原因是相互作用，这种相互作用可以称之为力，于是可以引入力的概念：8力是一物体对另一物体的作用，将受力物体视为质点时，力可用受力物体动量的变化率来量度式中k为常数。在SI中k=1，力的量纲为LMT-2，于是或一般的可写作2)力的独立作用原理若在一质点上同时作用几个力，则这些力各自产生自己的效果而不相

7、互影响。3)质点的动量定理92．牛顿运动定律一自由粒子永远保持静止或匀速直线运动的状态。（自由粒子是指不受任何相互作用的粒子）1)牛顿第一定律2)牛顿第二定律即，物体所获得的加速度的大小与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与和外力的方向相同。3)牛顿第三定律即，两物体之间的相互作用力和反作用力沿同一直线，大小相等，方向相反，分别作用于两个不同物体上。10三、伽利略的相对性原理牛顿定律适用于惯性系，从一惯性系变换为另一惯性系时，牛顿第二，三定律形式将不变：O系：O’系：因此，对于任何惯性参考系牛顿第二、三定律都成立。即

8、：任何惯性参考系在牛顿力学规律面前都是平等的或着说是平权的。11举例说明：船匀速直线运动，船上的人让小球自由下落：船上的人观察：小球匀加速自由下落。地面上的人观察：