大学物理第2章质点动力学ppt课件.ppt

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1、动量守恒定律的应用——航空原理火箭是动量守恒定律最重要的应用之一.7/28/2021中国古代火箭原始火箭虎头木牌一窝蜂火龙出水震天雷神神火飞鸦7/28/202120世纪初,在俄国靠近莫斯科的一个小城卡卢加,作为中学教师的齐奥尔科夫斯基说：“地球是人类的摇篮,但人不可能一辈子呆在摇篮里.为了不懈地争取自己的生存空间,在最初怯生生地超越大气层之后,人类必将控制整个太阳系.”这是一个很谨慎的预言,但很明确地肯定了人类并非只能死守地球而与之共存亡.齐奥尔科夫斯基被后人称为宇航之父,因为他在历史上第一个提出了人类利用火箭以挣脱地球引力的完整而详尽的方案,他作出这个预言正是基于他自己从牛顿力学

2、出发,经过充分论证计算与工程设计的结果,而非科幻家想像的图景.齐奥尔科夫斯基公式7/28/2021多级火箭示意图齐奥尔科夫斯基公式：速度增量喷流相对火箭的速度发动机工作开始时火箭的质量发动机工作结束时火箭的质量7/28/2021问题：求火箭速度与喷射速度u及质量m的关系t时刻(上图，喷射dm之前)ut+dt时刻(下图，喷射dm之后)即：7/28/2021数值关系：考虑方向后：积分：开始飞行：;质量（包括火箭和燃料）燃烧完;质量(火箭)u在火箭的设计中是常数齐奥尔科夫斯基公式：7/28/2021卫星发射全过程示意图1.火箭点火发射2.抛弃逃逸塔3.一级火箭分离4.整流罩分离5.箭船分

3、离6.帆板展开7/28/2021“长征”号“土星”5号“长征3号乙”VS“土星5”自重:480T:3000T高度:58.34m:110m推力:600T:4200T直径:3.35m:10m载荷:5T:50T(139T)7/28/20217/28/2021二维碰撞7/28/2021设质量分别为：m1、m2讨论：二维弹性碰撞碰后速度：v1’、v2’碰前速度：v1≠0、v2=0根据动量守恒定律：根据能量守恒定律：7/28/2021结论：(1)当两个相同质量物体发生碰撞时，它们碰撞后总的散射角是90度;(2)如果m1>m2，散射角;(3)如果m1

4、械能和机械能守恒定律2.3.1功功率空间积累：功时间积累：冲量研究力在空间的积累效应功、动能、势能、动能定理、功能原理、机械能守恒定律.MMABs(1)恒力的功1.功作用在沿直线运动质点上的恒力F，在力作用点位移上做的功，等于力和位移的标积.7/28/2021(2)变力的功xyzOAB求质点M在变力作用下，沿曲线轨迹由A运动到B，变力做的功.一段上的功：M在在直角坐标系中在AB一段上的功7/28/2021说明(1)功是标量，但有正负之分;(2)合力的功等于各分力的功的代数和;(3)一般来说，功的值与质点运动的路径有关;(4)功的单位：焦耳(或电子伏特)符号：J(eV).1eV=1.

5、610-19J7/28/2021示功图(功的图示法)假设物体沿x轴运动,外力在该方向的分力所做的功可用右图中曲线下面的面积表示.力——位移曲线下的面积表示力F所做的功的大小.例:设作用力的方向沿Ox轴,其大小与x的关系如图所示，物体在此作用力的作用下沿Ox轴运动.求:物体从O运动到2m的过程中，此作用力做的功W.O21x/mF/NF7/28/2021(3)功率定义：力在单位时间内所做的功．用P表示.1.平均功率：2.瞬时功率：功率的单位：瓦特符号：W——反映做功快慢程度的物理量.7/28/2021质量为10kg的质点，在外力作用下做平面曲线运动，该质点的速度为:,开始时质点位于坐

6、标原点.解:在质点从y=16m到y=32m的过程中，外力所做的功.求:例:7/28/2021已知m=2kg,在F=12t作用下由静止做直线运动。解：例：求：t=02s内F做的功及t=2s时的功率。7/28/20212.常见力的功上的元功为：在位移元(1)重力做功xyOmP①质点由点A移至点B的过程中，重力做的功为：重力所做的功等于重力的大小乘以质点起始位置与末了位置的高度差.②(1)重力的功只与质点的始、末位置有关，而与质点所经过的路径无关.(2)质点上升时,重力做负功；质点下降时,重力做正功.结论7/28/2021(2)弹性力做功(1)弹性力的功只与始、末位置有关，而与质点所经

7、过的路径无关.(2)弹簧的形变减小时，弹性力做正功；弹簧的形变增大时，弹性力做负功.弹簧弹性力由x1到x2过程中弹性力的功为：弹性力的功等于弹簧劲度系数乘以质点始末位置弹簧形变量平方之差的一半.结论xO7/28/2021(3)万有引力做功上的元功为：万有引力F在AB过程中做的功为：MABm在位移元(1)万有引力做的功，只与质点的始、末位置有关，而与质点所经过的路径无关.结论(2)质点A移近质点M时，万有引力做正功；质点A远离质点M时，万有引力做负功.7/28/2021