第3章动量守恒定律和能量守恒定律.ppt
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1、优秀精品课件文档资料,第三章 动量守恒定律和能量守恒定律,主讲教师:喻秋山,20102011年第一学期,2019年4月16日5时44分,3,3-0 基本教学要求,一 理解动量、冲量概念,掌握动量定理和动量守恒定律,二 掌握功的概念, 能计算变力的功,理解保守力作功的特点及势能的概念,会计算万有引力、重力和弹性力的势能,2019年4月16日5时44分,4,三 掌握动能定理、功能原理和机械能守恒定律,掌握运用动量和能量守恒定律分析力学问题的思想和方法,四 了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点,并能处理较简单的完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的问题,3-0 基本教学要求,2019年4月16日5时44分
2、,5,3-1 质点和质点系的动量定理,2019年4月16日5时44分,6,一 冲量 质点的动量定理,动量,冲量 力对时间的积分(矢量),2019年4月16日5时44分,7,动量定理 在给定的时间内,外力作用在质点上的冲量,等于质点在此时间内动量的增量 .,分量形式,问:冲量是矢量,它的方向就是力的方向吗 ?,2019年4月16日5时44分,8,二 质点系的动量定理,质点系动量定理 作用于系统的合外力的冲量等于系统动量的增量.,因为内力 ,故,2019年4月16日5时44分,9,内力不改变质点系的动量,推开前后系统动量不变,2019年4月16日5时44分,10,动量的相对性和动量定理的不变性,2
3、019年4月16日5时44分,11,动量定理常应用于碰撞问题,2019年4月16日5时44分,12,问:为什么迅速地把盖在杯上的薄板从侧面打去,鸡蛋就掉在杯中;慢慢地将薄板拉开,鸡蛋就会和薄板一起移动?,答:因为鸡蛋和薄板间的摩擦力有限,若棒打击时间很短, 所以鸡蛋就掉在杯中.,2019年4月16日5时44分,13,解: 撞前锤速 , 撞后锤速零.,讨论:一重锤从高度 h = 1.5m 处自静止下落, 锤与工件碰撞后, 速度为零.对于不同的打击时间 , 计算平均冲力和重力之比.,在碰撞或打击瞬间常忽略重力作用,2019年4月16日5时44分,14,解 建立如图坐标系, 由动量定理得,例 1 一
4、质量为 0.05kg、速率为10ms-1 的刚球 , 以与钢板法线呈 45 角的方向撞击在钢板上, 并以相同的速率和角度弹回来. 设碰撞时间为 0.05s . 求在此时间内钢板所受到的平均冲力 .,方向沿 轴反向,2019年4月16日5时44分,15,例2 一柔软链条长为l,单位长度的质量为,链条放在有一小孔的桌上,链条一端由小孔稍伸下,其余部分堆在小孔周围由于某种扰动,链条因自身重量开始下落.,m1,m2,O,y,y,求链条下落速度v与y之间的关系设各处摩擦均不计,且认为链条软得可以自由伸开,2019年4月16日5时44分,16,解 以竖直悬挂的链条和桌面上的链条为一系统,建立坐标系,由质点
5、系动量定理得,则,m1,m2,O,y,y,因,2019年4月16日5时44分,17,两边同乘以 则,m1,m2,O,y,y,2019年4月16日5时44分,18,例3 一长为 l、密度均匀的柔软链条,其单位长度的质量为 将其卷成一堆放在地面上 若手提链条的一端 , 以匀速 v 将其上提当一端被提离地面高度为 y 时,求手的提力,解 取地面参考系, 链条为系统.,在 t 时刻链条动量,可得,2019年4月16日5时44分,19,3-2 动量守恒定律,神舟六号的发射情景,2019年4月16日5时44分,20,质点系动量定理,力的瞬时作用规律,1)系统的动量守恒是指系统的总动量不变,系统内任一物体的
6、动量是可变的, 各物体的动量必相对于同一惯性参考系 .,2019年4月16日5时44分,21,3)若某一方向合外力为零, 则此方向动量守恒 .,4) 动量守恒定律只在惯性参考系中成立, 是自然界最普遍,最基本的定律之一 .,2)守恒条件 合外力为零 当 时,可略去外力的作用, 近似地认为系统动量守恒 . 例如在碰撞, 爆炸等问题中.,2019年4月16日5时44分,22,例 1 设有一静止的原子核, 衰变辐射出一个电子和一个中微子后成为一个新的原子核. 已知电子和中微子的运动方向互相垂直, 电子动量为1.210-22 kgms-1,中微子的动量为 6.410-23 kgms-1 . 问新的原子
7、核的动量的值和方向如何?,解,即,恒矢量,2019年4月16日5时44分,23,又因为,代入数据计算得,系统动量守恒 , 即,2019年4月16日5时44分,24,例 2 一枚返回式火箭以 2.5 103 ms-1 的速率相对惯性系 S 沿 Ox 轴正向飞行. 设空气阻力不计. 现由控制系统使火箭分离为两部分, 前方部分是质量为 100kg 的仪器舱, 后方部分是质量为 200kg 的火箭容器. 若仪器舱相对火箭容器的水平速率为 1.0 103 ms-1 . 求仪器舱和火箭容器相对惯性系的速度 .,2019年4月16日5时44分,25,设: 仪器舱和火箭容器分离后的速度分别为 , .,已知:,
8、解:,则,2019年4月16日5时44分,26,3-4 动能定理,2019年4月16日5时44分,27,一 功,1 恒力作用下的功,2019年4月16日5时44分,28,2 变力的功,2019年4月16日5时44分,29,(1) 功的正、负,讨论,(2) 作功的图示,2019年4月16日5时44分,30,(3)功是一个过程量,与路径有关,(4)合力的功,等于各分力的功的代数和,2019年4月16日5时44分,31,功的单位(焦耳),平均功率,瞬时功率,2019年4月16日5时44分,32,例 1 一质量为 m 的小球竖直落入水中, 刚接触水面时其速率为 设此球在水中所受的浮力与重力相等,水的阻
9、力为 , b 为一常量. 求阻力对球作的功与时间的函数关系,2019年4月16日5时44分,33,解 建立如右图所示的坐标系,又由 2 - 4 节例 5 知,2019年4月16日5时44分,34,而,二 质点的动能定理,2019年4月16日5时44分,35,功是过程量,动能是状态量;,合外力对质点所作的功,等于质点动能的增量 质点的动能定理,2019年4月16日5时44分,36,例 2 一质量为1.0 kg 的小球系在长为1.0 m 细绳下端,绳的上端固定在天花板上起初把绳子放在与竖直线成 角处,然后放手使小球沿圆弧下落试求绳与竖直线成 角时小球的速率,2019年4月16日5时44分,37,解
10、,2019年4月16日5时44分,38,由动能定理,得,2019年4月16日5时44分,39,3-5 保守力与非保守力 势能,2019年4月16日5时44分,40,(1) 万有引力作功,一 万有引力和弹性力作功的特点,对 的万有引力为,移动 时, 作元功为,2019年4月16日5时44分,41,m从A到B的过程中,作功:,2019年4月16日5时44分,42,(2) 弹性力作功,弹性力,2019年4月16日5时44分,43,2019年4月16日5时44分,44,保守力所作的功与路径无关,仅决定于始、末位置,二 保守力与非保守力 保守力作功的数学表达式,弹力的功,引力的功,2019年4月16日5
11、时44分,45,质点沿任意闭合路径运动一周时,保守力对它所作的功为零,非保守力:力所作的功与路径有关 (例如摩擦力),2019年4月16日5时44分,46,三 势能,与质点位置有关的能量,弹性势能,弹力的功,2019年4月16日5时44分,47,保守力的功,保守力作正功,势能减少,势能具有相对性,势能大小与势能零 点的选取有关,势能是状态的函数,势能是属于系统的,势能差与势能零点选取无关,2019年4月16日5时44分,48,四 势能曲线,弹性势能曲线,重力势能曲线,引力势能曲线,2019年4月16日5时44分,49,3-6 功能原理 机械能守恒定律,机械能守恒定律的验证系统,2019年4月1
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- 章动 守恒定律 能量守恒定律
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