大学物理教程—4,动量守衡定律.ppt

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1、第四章动量守恒★中国航天CZ1F动量守恒定律动量守恒定律第四章lawofconservationofmomentumchapter4本章目录本章内容Contentschapter4动量定理Theoremofmomentum碰撞collision动量守恒定律lawofconservationofmomentum质心与质心运动定理centerofmassandTheoremofmasscentermotion第一节动量定理与动量守恒定律动量定理4-1theoremofmomentum质点动量定理微分形式由力的定义得（力与作用时间的乘积称为力的冲量）即质点动量

2、的元增量等于它获得的元冲量。积分形式t0t0p0p即质点动量的增量等于它获得的冲量。积分上式得一、质点的动量定理一、质点的动量定理平均冲力冲击过程与平均冲力或用质点动量定理第i个质点受系统内其它质点作用的合力：受系统外部作用的合力：第i个质点............对各质点应用质点的动量定理考虑到系统内质点之间的作用力是作用力与反作用力可成对相消。0二、质点系的动量定理二、质点系的动量定理质点系动量定理质点系的动量定理得微分形式积分形式总动量时间变化率所受合外力系统系统所受合外力冲量总动量的增量系统系统第i个质点受系统内其它质点作用的合力：受系统外部作用

3、的合力：第i个质点二、质点系的动量定理二、质点系的动量定理第二节动量守恒定律4-2lawofconservationofmomentum动量守恒定律动量守恒定律常矢量一系统若在一段时间内不受外力或所受合外力为零，则系统在此时间内总动量不变（即为一常矢量）。据质点系的动量定理微分形式积分形式或系统不受外力作用系统受合外力为零。或若则定律说明常矢量动量守恒定律：系统不受外力作用系统受合外力为零几点说明系统所受合力在某一坐标轴上投影值为零，总动量在该轴上投影值守恒。系统内力远大于外力时（如碰撞弹药爆炸等），可借助动量守恒定律处理。系统总动量不变，但系统内各质点

4、的动量可以改变和相互转移。定律给出了始末状态总动量关系，只要满足守恒条件，无需过问过程细节。动量守恒定律不仅适用于宏观物体，而且也适用于微观粒子，是一条比牛顿定律更普遍更基本的自然规律。应用内容提要应用动量定理、动量守恒定律的应用简例1、实际应用例火箭飞行原理与动量守恒定律加速飞行中的火箭火箭飞行速度微分式多级火箭与质量比2、随堂练习练习一、用动量定理求跳伞过程中的平均阻力练习二、动量守恒定律与相对运动概念综合应用练习三、动量守恒定律在原子系统衰变中的应用加速飞行中的火箭宇航火箭在某航程中可忽略外力作用。假设时刻主体质量含燃料速度对某星时刻喷燃气对主体对

5、某星主体质量含燃料试应用动量守恒定律证明火箭主体速率微变火箭速度微分式用动量守恒定律证明解法提要：质点系：参考系：宇航某航程中忽略外力，系统动量守恒。主体燃气。某恒星统一各动量参考系：燃气对恒星速度对前进方向列式，并认定燃气方向为反前进方向（非待求）：整理后得这是研究火箭飞行速度的基本微分式多级火箭与质量比附：到多级火箭原理喷出燃气质量，则主体质量减少一定，则lnln若起飞时燃料喷尽时即使不考虑重力和阻力，ln多级火箭在每级的燃料用完时该级箭体亦脱落，称火箭质量比。可提高火箭质量比，获得较大的终极速度。随堂练习一假定的方向也待求受合外力重力解法提要负值表

6、示与反向。应用动量定理求解平均阻力随堂练习随堂练习二解法提要：质点系：地。人车。参考系：系统水平方向受合外力为零，动量守恒。行进至某时刻系统总动量系统初态总动量应对同一参考系注意其中的已知忽略车地间摩擦全静开始，人走到了车的另一端。车对地的位移走！随堂练习续练习二已知全静开始，车对地的位移解法提要：质点系：地。人车。参考系：系统水平方向受合外力为零，动量守恒。应对同一参考系注意其中的走到它端定律要求：对同一参考系计算系统总动量题目信息：人对车走了问车对地位移人对车的动量人对地的动量需将代回换算对车速度为对轴沿轴负方向位移。随堂练习随堂练习三已知衰变末态总

7、动量初态总动量反向解法提要其它外力，原子系统动量守恒。衰变过程可忽略随堂练习第三节4-3centerofmassandtheoremofmasscentermotion质心与质心运动定理质心对各质点应用牛顿定律..............................内力成对抵消定义：质心位置矢量质点系外力内力总质量质量中心的简称，它是质点系中各质点的质心位置矢量加权求平均后得到的特殊点。一、质心一、质心续质点系外力内力总质量质心位置矢量对于质量连续分布的物体它们的直角坐标分量式分别为质量分布均匀的物体，其质心与几何中心重合。质心概念有别于重心。无重力

8、时质心仍存在。质量中心的简称，它是质点系中各质点的质心位置矢量加权求平均后得到的