理学动量动量守恒定律.pptx

本章主要讲解三个方面问题：本章主要讲解三个方面问题：1 1）牛顿运动三定律及其应用。）牛顿运动三定律及其应用。2 2）非惯性参照系。）非惯性参照系。3 3）冲量、冲量定理（质点动量定理），动量、）冲量、冲量定理（质点动量定理），动量、动量守恒定律。动量守恒定律。注：教材上，注：教材上，2 2）和）和3 3）顺序对调）顺序对调第1页/共33页1、牛顿第一定律的重要意义是从、牛顿第一定律的重要意义是从力的起源力的起源力的起源力的起源（力是物体间的相互（力是物体间的相互作用）和作用）和力的效果力的效果力的效果力的效果（力是改变运动状态的原因）上肯定了力的（力是改变运动状态的原因）上肯定了力的概念。并说明了一切物体都具有惯性，所以又称为概念。并说明了一切物体都具有惯性，所以又称为惯性定律惯性定律。1 1、牛顿第一定律、牛顿第一定律 牛牛顿顿第第一一定定律律的的内内容容可可表表述述如如下下：任任任任何何何何物物物物体体体体都都都都保保保保持持持持静静静静止止止止或或或或匀匀匀匀速速速速直直直直线线线线运动状态，直到受其它物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。运动状态，直到受其它物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。运动状态，直到受其它物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。运动状态，直到受其它物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。对于牛顿第一定律应明确以下几点：对于牛顿第一定律应明确以下几点：第2页/共33页以教堂为参照系，物体以教堂为参照系，物体A静止，满足牛顿第一定律。静止，满足牛顿第一定律。以汽车为参照系，物体以汽车为参照系，物体A运动，不满足牛顿第一定律。运动，不满足牛顿第一定律。Aa牛顿第一定律成立的参照系，称为牛顿第一定律成立的参照系，称为惯性参照系惯性参照系惯性参照系惯性参照系。牛顿第一定律不成立的参照系，称为牛顿第一定律不成立的参照系，称为非惯性参照系非惯性参照系非惯性参照系非惯性参照系。相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性参照系。相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性参照系。2、牛顿第一定律是大量直观经验和实验事实的抽象概括，不能、牛顿第一定律是大量直观经验和实验事实的抽象概括，不能用实验直接证明。我们确信其正确是因为它推出的其他结论都用实验直接证明。我们确信其正确是因为它推出的其他结论都与实验相符。与实验相符。3、牛顿第一定律只适用于惯性参照系。、牛顿第一定律只适用于惯性参照系。第3页/共33页牛顿第二定律的内容可表述如下：牛顿第二定律的内容可表述如下：质点所受的质点所受的质点所受的质点所受的合外力正比于合外力正比于合外力正比于合外力正比于相对于惯性系的加速度相对于惯性系的加速度相对于惯性系的加速度相对于惯性系的加速度。注意：注意：牛顿第二定律仅适用于惯性参照系；牛顿第二定律是力的瞬时作用规律；牛顿第二定律的表达式是矢量式；当质点以接近光速运动时，m为变量，不成立，但 仍成立。2 2、牛顿第二定律、牛顿第二定律第4页/共33页牛顿第三定律的内容可表述如下：牛顿第三定律的内容可表述如下：作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。作用在同一条直线上。作用在同一条直线上。作用在同一条直线上。注意：注意：作用力与反作用力作用力与反作用力等值、反向、共线、共性等值、反向、共线、共性等值、反向、共线、共性等值、反向、共线、共性。作用力与反作用力分别作用在两个物体上，同时产生，同时作用力与反作用力分别作用在两个物体上，同时产生，同时消失。消失。牛顿第三定律不包含运动量，适用于任何参照系。牛顿第三定律不包含运动量，适用于任何参照系。3 3、牛顿第三定律、牛顿第三定律第5页/共33页 牛顿定律的解题步骤牛顿定律的解题步骤 :1、运用第三定律对研究对象进行受力分析、运用第三定律对研究对象进行受力分析,画出各物体受力图画出各物体受力图 (隔离体法隔离体法)2、选取惯性参考系、选取惯性参考系,建立合适坐标系。建立合适坐标系。(尽量使加速度的方向与坐标轴正向一致尽量使加速度的方向与坐标轴正向一致)3、根据物体受力图、根据物体受力图,运用第二定律列出联立方程运用第二定律列出联立方程 (i)用几何关系或相对运动找出加速度之间、力之间的关系用几何关系或相对运动找出加速度之间、力之间的关系 (ii)未知数应与方程数相等未知数应与方程数相等 4、解联立方程组，用符号化简后代入数据、解联立方程组，用符号化简后代入数据,进行数值计算。进行数值计算。(原始数据注意单位原始数据注意单位,尽量化为尽量化为 SI 制制)5、对结果进行讨论。、对结果进行讨论。(分析结果是否合理分析结果是否合理,有何物理意义有何物理意义)第6页/共33页【例例题题】质质量量为为m的的小小球球在在液液体体中中由由静静止止释释放放，竖竖直直下下沉沉。设设液液体体相相对对地地面面静静止止。液液体体对对小小球球的的浮浮力力为为F，粘粘滞滞阻阻力力为为kv，k 是是与与液液体体的的粘粘滞滞性性和和小小球球半半径径有有关关的的一一个个常数，求任意时刻小球的速度。常数，求任意时刻小球的速度。第7页/共33页第8页/共33页【例题例题】在倾角为在倾角为30的光滑斜面上，放一质量的光滑斜面上，放一质量m1=8 kg的物体。用一跨过滑轮的轻的物体。用一跨过滑轮的轻绳与质量绳与质量m2=10 kg 的物体相连，的物体相连，如图所示。如图所示。求两物体运动时的加速度及绳上的张力求两物体运动时的加速度及绳上的张力。第9页/共33页m2第10页/共33页本章主要讲解三个方面问题：本章主要讲解三个方面问题：1 1）牛顿运动三定律及其应用。）牛顿运动三定律及其应用。2 2）非惯性参照系。）非惯性参照系。3 3）冲量、冲量定理（质点动量定理），动量、）冲量、冲量定理（质点动量定理），动量、动量守恒定律。动量守恒定律。注：教材上，注：教材上，2 2）和）和3 3）顺序对调）顺序对调第11页/共33页 对于惯性系，我们已经有了牛顿运动三定律；现在的问题在于：在非惯性系中，对于惯性系，我们已经有了牛顿运动三定律；现在的问题在于：在非惯性系中，牛顿运动定律不成立，我们应该如何进行修正与补充？牛顿运动定律不成立，我们应该如何进行修正与补充？加速平动的非惯性系加速平动的非惯性系F第12页/共33页第13页/共33页 引引入入惯惯性性力力的的概概念念之之后后，牛牛顿顿运运动动定定律律在在非非惯惯性性系系中中仍仍然然成成立立，只只不不过过定定律律中中的的力力应应该该既既包包括括作作用用力力，又又包包括括惯惯性性力力。另另外外，需需要要指指出出的的是是：惯惯性性力力是是一一个个假假象象的的力力，既既没没有有施施力力者者，也也没没有有反反作作用用力力。惯惯性性力力的的实实质质是是物物体体惯惯性性在在非非惯惯性性系系中中的的反反映。映。第14页/共33页【例题例题】如图所示，升降机以加速度如图所示，升降机以加速度a向下运动，向下运动，m1m2，不计，不计绳和滑轮质量，忽略摩擦。求绳和滑轮质量，忽略摩擦。求m1和和m2相对升降机的加速度和绳相对升降机的加速度和绳中的张力。中的张力。以升降机为参照系以升降机为参照系第15页/共33页请请注注意意：不不要要将将惯惯惯惯性性性性离离离离心心心心力力力力与与离离离离心心心心力力力力相相混混淆淆。离离心心力力是是向向心心力力的的反反作作用用力力，是是小小球球对对细细绳绳的的拉力，是拉力，是T T的反作用力。的反作用力。m 转动非惯性系转动非惯性系第16页/共33页本章主要讲解三个方面问题：本章主要讲解三个方面问题：1 1）牛顿运动三定律及其应用。）牛顿运动三定律及其应用。2 2）非惯性参照系。）非惯性参照系。3 3）冲量、冲量定理（质点动量定理），动量、）冲量、冲量定理（质点动量定理），动量、动量守恒定律。动量守恒定律。注：教材上，注：教材上，2 2）和）和3 3）顺序对调）顺序对调第17页/共33页1 1、质点动量定理（质点冲量定理）、质点动量定理（质点冲量定理）第18页/共33页注意：注意：冲量是矢量，其方向为力的方向。冲量是矢量，其方向为力的方向。-质点的动量定理（冲量定理）质点的动量定理（冲量定理）质点的动量定理（冲量定理）质点的动量定理（冲量定理）第19页/共33页对于冲击、碰撞等问题对于冲击、碰撞等问题:冲力冲力F 数值很大数值很大,变化很快变化很快,作用时间很短作用时间很短 F(t)很难确定很难确定第20页/共33页在日常生活和实际生产中，我们时常利用在日常生活和实际生产中，我们时常利用动量定理，通过增加或减少作用时间来控动量定理，通过增加或减少作用时间来控制冲力的大小。例如，贵重或易碎物品的制冲力的大小。例如，贵重或易碎物品的包装，采用海绵、纸屑、绒布等垫衬，延包装，采用海绵、纸屑、绒布等垫衬，延长包装壳对物品的作用时间，防止震动和长包装壳对物品的作用时间，防止震动和撞跌对物品造成的损坏。在体育运动中，撞跌对物品造成的损坏。在体育运动中，人从高处落到沙坑里或海绵垫上，由于沙人从高处落到沙坑里或海绵垫上，由于沙或海绵垫的缓冲而不至于受伤；汽车中安或海绵垫的缓冲而不至于受伤；汽车中安全气囊的设计等也是这个道理。全气囊的设计等也是这个道理。第21页/共33页第22页/共33页【例题例题】体重为体重为80 kg的飞行员，跳伞后在的飞行员，跳伞后在1.5 s内的张伞过程中，内的张伞过程中，降落速率由降落速率由50 m/s变为变为5 m/s，忽略空气对人体的阻力，求飞行，忽略空气对人体的阻力，求飞行员在张伞过程中所受到的平均阻力。员在张伞过程中所受到的平均阻力。解：取竖直向下为正方向解：取竖直向下为正方向第23页/共33页【例题例题】质量为质量为 60kg 的撑杆跳运动员，从的撑杆跳运动员，从 5 米的横杆跃过自由下落，运动员与地面米的横杆跃过自由下落，运动员与地面的作用时间分别为的作用时间分别为 1 秒和秒和 0.1 秒，求地面对运动员的平均冲击力。秒，求地面对运动员的平均冲击力。解：以人为研究对象，可分为两个运动过程，.自由下落过程 -到达地面时的速度为：第24页/共33页.与地面接触碰撞过程，受力分析，规定向上为坐标正向。由第25页/共33页若干个质点组成的系统，称为若干个质点组成的系统，称为质点组质点组质点组质点组或或质点系质点系质点系质点系，或简称，或简称系统系统系统系统。质质点点系系外外的的物物体体对对质质点点系系内内的的质质点点的的作作用用力力称称为为外外外外力力力力。质质点点系系内内部部质质点点之之间的相互作用力称为间的相互作用力称为内力内力内力内力。2 2、动量守恒定律、动量守恒定律第26页/共33页第27页/共33页 矢量性。矢量性。只适用于惯性参照系。只适用于惯性参照系。普普适适性性。动动量量守守恒恒定定律律是是自自然然界界最最基基本本、最最普普遍遍的的规规律律之之一一，同样适用于高速或微观物体。同样适用于高速或微观物体。在在碰碰撞撞和和爆爆炸炸等等过过程程中中，t 很很短短，系系统统内内力力远远大大于于外外力力，此此时，外力可忽略不计，仍可用动量守恒定律。时，外力可忽略不计，仍可用动量守恒定律。几点说明：几点说明：第28页/共33页实验室中常使用气垫导轨研究实验室中常使用气垫导轨研究动量和动量守恒定律动量和动量守恒定律 第29页/共33页【例题例题】炮车以仰角炮车以仰角 发射一炮弹。己知炮车和炮弹的质量分别为发射一炮弹。己知炮车和炮弹的质量分别为 M 和和 m。相对于。相对于炮车炮车,炮弹出膛速度的大小为炮弹出膛速度的大小为 v，发射经历的时间为，发射经历的时间为t,地面摩擦力可以忽略。求炮地面摩擦力可以忽略。求炮车的反冲速度车的反冲速度 V 和地面所受的平均冲力和地面所受的平均冲力 N。第30页/共33页系统系统:炮车炮车 +炮弹炮弹惯性系惯性系:地面参考系地面参考系第31页/共33页THE END第32页/共33页感谢您的观看！第33页/共33页