《大学物理动量》PPT课件 40页

守恒定律反映自然界中基本对称性的结果----应用守恒定律:过程量—状态量即:守恒定律与不变性有密切联系动量守恒角动量守恒能量守恒---守恒定律是自然界的普遍规律守恒?空间平移不变性空间转动不变性时间平移不变性Ref:P88-94守恒定律1第一章质点运动学\n力本章重点：守恒条件及应用本章难点：矢量运算第三章：动量守恒定律§1动量守恒定律§2动量定理§3牛顿定律教材阅读指导：P46*3-2-2P49例题3-8移后2第一章质点运动学\n第三章：动量守恒定律§3动量守恒定律§2动量定理§1牛顿定律一.牛顿运动定律三.牛顿第二定律应用二.力学中几种常见的力*惯性力一.质点系动量守恒条件二.质心运动定理3第一章质点运动学\n定义动量：质点系的动量：瞬时性、矢量性、相对性——机械运动的量度§1牛顿定律1687年《自然哲学中的数学原理》········ij4第一章质点运动学\n一、牛顿运动定律第二定律：运动的变化与所施加的力成正比，并且发生在力所沿直线方向上。第三定律：两物体间的作用力和反作用力，在同一条直线上，且大小相等方向相反。第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止。5第一章质点运动学\n2.弹性力1.万有引力二.力学中几种常见的力*惯性力特例：重力(1)弹簧的弹性力6第一章质点运动学\n(3)压力与支持力(2)张力最大静摩擦力：滑动摩擦力：3.摩擦力—静摩擦力系数—滑动摩擦系数7第一章质点运动学\n4.非惯性系惯性力牛顿定律在非惯性系中不成立,为了在非惯性系中形式上使用牛顿定律,应用加速度变换公式,引入虚拟力---惯性力在非惯性系aSaE(自阅P513-3-2)0001-质点运动-惯性力1，2——视频8第一章质点运动学\n例：惯性离心力质点m在S系静止：在S系向心加速度：例:地球的自转对重力加速度的大小g的影响。惯性离心力引起的视重解：位于纬度处的重力加速度为:RFNFfFgR0FPFgFPFfRSS'惯性离心力的大小9第一章质点运动学\n科里奥利力如果物体相对转动参考系运动，那么物体除了受到惯性离心力外，还受到另一种惯性力——科里奥利力:科里奥利力垂直于质点相对于非惯性系的速度,因此科氏力不作功.它不断改变v的方向,但不改变v的大小,使轨迹弯曲呈圆弧形。图科里奥利力vmFC式中m为质点的质量,v为质点相对于非惯性系的速度,ω为非惯性系转动的角速度。(Coriolis′force)视频——科氏力10第一章质点运动学\n科里奥利力和惯性离心力一样，是由于将牛顿第二定律应用于非惯性系而引入的修正项，无施力者，但在非惯性参考系中，这一力也可以感受到，观察到。在地球上，运动物体会由于地球的自转而受到科里奥利力的作用，如远程炮弹落体偏东；气体受到科里奥利力影响形成环流；傅科摆;北半球的河流都是右岸比较陡峭，左岸比较平缓。11第一章质点运动学\n三.应用牛顿定律解题步骤：(1)受力分析(2)列出动力学方程(3)代入初始条件求解例1:光滑水平面上固定半径为R的圆环围屏,质量为m的滑块沿内壁运动,摩擦系数为.求:(1)当滑块速度为v时,所受摩擦力及切向加速度.(2)滑块的速度由v减至v/3所需时间.受力分析:竖直方向：重力、支持力物体在水平面运动，只有和围屏间的摩擦力。12第一章质点运动学\n解:用自然坐标系求:(1)当滑块速度为v时,所受摩擦力及切向加速度.(2)滑块的速度由v减至v/3所需时间.若换个写法：13第一章质点运动学\n力与作用时间的乘积称为冲量.§2动量定理动量定理：物体在运动过程中所受合外力的冲量，等于该物体动量的增量。讨论：1.动量定理表示力在一段时间过程内的累积效果.仅适用于惯性系。2.分量式3.当物体质量改变时，动量定理同样适用（自阅教材P47-例题3-6,-7）14第一章质点运动学\n例：圆锥摆运动<<拓展>>11页--9;解：重力的冲量vavbab例2.当质点以匀速率v从a点绕行半周到b点，求此过程中重力、绳中张力的冲量。张力的冲量是恒力吗?15第一章质点运动学\n第二定律应用于质点系：任一质点mi的动量pi的增加,是所有其它质点传递给它的动量以及外力冲量的矢量和:全系统,设有N个质点,求和：········ij外力质点间的内力质点系总动量的变化率0由牛顿第三定律知§3动量守恒定律16第一章质点运动学\n若质点系所受合外力为零,总动量不随时间改变.----动量守恒（动量在系统内质点间相互转换）讨论:(1)条件:合外力为零,或外力与内力相比小很多；(2)合外力沿某一方向为零,则此方向上动量守恒；(3)适用于惯性系；(4)比牛顿定律更普遍的最基本的定律。牛顿摆视频一.质点系动量守恒条件17第一章质点运动学\nMmXv′uv例3.光滑地面上的炮车以仰角发射一炮弹,炮弹与炮车质量分别为m和M,炮弹相对于炮口出射速率为v'.求炮弹出口时,炮车对地的反冲速度u的大小.解：以炮弹与炮车为系统水平方向动量守恒初态总动量：0末态动量：动量守恒：18第一章质点运动学\n二.质心运动定理19第一章质点运动学\n质心的运动是竖直上抛.质心的运动是斜上抛20第一章质点运动学\n对于分布在空间的质点系质点系总质量OXYZ定义质量中心的位置矢量:m2mnr2rnm1r1rcxyzmi1.质(量中)心坐标21第一章质点运动学\n对于质量连续分布的物体：物体的总质量COXYZrrcdm将其分为N个小质元质心是物体运动中由其质量分布所决定的一个特殊点。规则物体:几何中心.22第一章质点运动学\nxO2RR例4:质量为m半径为R的小球,放在质量相同内半径为2R的均匀球壳内,某时刻相对位置如图.以大球心为原点,求系统的质心坐标.解:y23第一章质点运动学\nxyoo(x，y)R例5.计算半径为R的匀质半圆板的质心坐标。设半圆板质量为m,单位面积的质量(面密度)为解：由对称性可知取宽dy的一条，质量为dm=dS=2xdy由质心公式24第一章质点运动学\n质点系的总动量,等于质点系的总质量与质心运动速度的乘积.质心坐标对时间求导数:2.质心运动定理质点系的质心的运动，可看成一个质点的运动:该质点的质量等于质点系的总质量并集中在质心上;该质点所受的力是质点系所受外力之和。作用于质点系的合外力,等于质点系的总质量与质心运动加速度的乘积.25第一章质点运动学\nAB讨论:各点运动规律相同，质心的运动可代表整体。——大物体用质点描述其平动的根据。(1)平动的物体(2)内力不改变质心的速度。合外力为零的质点系总动量守恒。26第一章质点运动学\n例3-7：质量为m的均质柔软链条,长为L,上端悬挂,下端恰好与地面接触,软链自由下落.ly求:落在地面上的长度为l(l