大学物理动量及动量守恒定律.ppt

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1、自然与自然规律为黑暗隐藏：上帝说，让牛顿来！一切遂臻光明。－－蒲柏（1688－1744）Natureandnature,slawlayhidinnight:GodsaidletNewtonbe!Andallwaslight－－A.Pope（1688－1744）同学们好?（英）I.Newton1642-1727第四章：动量动量守恒定律第五章：角动量角动量守恒定律第六章：能量能量守恒定律运动学（第三章运动的描述）动力学（运动的度量）特点：以守恒量和守恒定律为中心。第四章动量动量守恒定律恒力，质点，惯性系变力，质点系，非惯性系以动量及其守恒定律为主线，从动量变化率引

2、入牛顿运动定律，并在中学基础上扩展其应用范围。质量速度动量变化率动量定理动量守恒定律牛顿运动定律动量结构框图学时：4难点：变力作用的动力学问题；惯性力，非惯性系中的力学定律重点概念：质点、质点系的动量；力的冲量；规律：牛顿运动定律；动量定理的微分形式和积分形式；动量守恒定律§4.1动量动量的时间变化率一.质点问题1.质点的动量量度质点机械运动的强度2.质点动量的时间变化率质点动量的时间变化率是质点所受的合力牛顿第二定律的一般形式特例二.质点系问题如何简化？1.质点系的动量质量分别为:位矢分别为:动量分别为:质点系总质量：质点系总动量：xyzO类比法质点质点系质

3、点系总动量：2.质心xyzO寻找特殊点C—质心其位矢为=?质心位矢：权重即：质心位矢是各质点位矢的加权平均。xyzO直角坐标系中，质心的位置：xyzOdm：宏观小，微观大质量连续分布的质点系质心的速度与加速度：质心速度是各质点速度的加权平均质心加速度是各质点加速度的加权平均同理：3.质点系动量的时间变化率质心运动定理质点系内质点间的内力总是成对出现，因此必有内力——质点系内质点间的相互作用力外力——质点系外的物体对系内任一质点的作用力同一力对某一系统为外力，而对另一系统则可能为内力在所选定的参考系中，N个质量分别为　　动量分别为　　的质点组成一个质点系。由质点

4、动量定理，每个质点所受的合力分别为将以上各式相加，并考虑到得：即结论：质点系所受外力的矢量和等于质点系的总动量的时间变化率。质心的运动~质点质量位于受力其运动与系统内质点相互作用无关将代入上式得质心运动定理小结质点质点系基本方法：用质心作为物体（质点系）的代表，描述质点系整体的平动。刚体或柔体§4.2习题课——运动定律的应用一.惯性系和非惯性系惯性系：惯性定律在其中成立的参考系，即其中不受外力作用的物体（自由粒子）永远保持静止或匀速直线运动的状态。如何判断一个参考系是否惯性系？理论上：分别考察受力和运动，检验其是否遵守惯性定律“惯性原理的弱点在于它会有这样一种

5、循环论证：如果一个物体离开别的物体都足够远，那么它运动起来没有加速度；而只有由于它没有加速度这一事实，我们才知道它离开别的物体是足够远。”——爱因斯坦实际上：力、运动、参考系三者不是互相独立的。惯性系是参考系中的理想模型，其存在是牛顿力学的基础和前提。实际处理：选择对所研究问题适宜的近似惯性系太阳绕银河系中心公转：太阳参考系（恒星基准）：较好的惯性系地球绕太阳公转：地球参考系：非惯性系重要性质：相对已知惯性系静止或匀速直线运动的参考系是惯性系；相对已知惯性系加速运动的参考系是非惯性系。对于日常运动的研究和实验，地面可作为近似程度相当好的惯性系；而相对地面加速运

6、动的参考系是非惯性系。地面绕过地心的轴自转：地面参考系：非惯性系地心参考系：近似的惯性系实际生活中存在大量非惯性系，分为两类：加速平动参考系转动参考系其中牛顿运动定律不成立分别讨论惯性系和非惯性系中的力学定律十六字诀选定坐标——参考系、坐标系、正方向隔离物体——明确研究对象具体分析——研究对象的运动情况和受力情况建立方程——分量式二.惯性系中的力学定律例1.一艘质量为m的潜水艇，全部浸没水中，并由静止开始下沉。设浮力为F，水的阻力f=kAv，式中A为潜水艇水平投影面积，k为常数。求潜水艇下沉速度与时间的关系。由牛顿第二定律：解：以潜艇为研究对象，受力如图（哪些

7、是恒力？哪些是变力？）在地面系中建立如图坐标fomgFc+讨论潜艇运动情况：极限速率（收尾速率）类似处理：跳伞运动员下落，有阻力的抛体运动小球在粘滞流体中下落…...练习：一物体作有阻力的抛体运动已知：求：轨道方程解：先建立x，y方向的运动微分方程，受力情况如图：用积分法求解消去t，得轨道方程Mm例2.已知：求：m对M的正压力N对的加速度解：对不对？xymgN此结果是以M为参考系得出的能否在M系中用牛顿定律列方程？M是否惯性系？以地面为参考系,列M的运动方程：MQxMgy受力情况如图：以地面为参考系,列m的运动方程：以地面为参考系,列m的运动方程：yxmgN以

8、地面为参考系列方程：由（1）、（3）、