第三章 動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律

1、第三章 動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律一、教學(xué)內(nèi)容： 3-1 質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理3-2 定量守恒定律3-4 動(dòng)能定理3-5 保守力與非保守力 勢(shì)能3-6 功能原理 機(jī)械能守恒定律3-7 能量守恒定律3-8 經(jīng)典力學(xué)的成就和局限性二、教學(xué)目的與要求： 1、 理解動(dòng)量、沖量的概念，掌握動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律，并能熟練應(yīng)用。2、 理解元功、功、功率的概念，能計(jì)算變力的功。理解保守力做功的特點(diǎn)及勢(shì)能的概念。會(huì)計(jì)算重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和萬有引力勢(shì)能。3、 掌握動(dòng)能定理、功能原理和機(jī)械能守恒定律，并能熟練應(yīng)用。4、 了解完全彈性碰撞和完全非彈性碰撞的特點(diǎn)。5、 了解質(zhì)心概念和質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律。三、學(xué)時(shí)分配：8學(xué)

2、時(shí) 四、教學(xué)重點(diǎn)： 1、理解動(dòng)量、沖量的概念及其計(jì)算，掌握動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用。2、能熟練計(jì)算變力做功，掌握保守力做功的特點(diǎn)和勢(shì)能的概念及其計(jì)算。 3、掌握動(dòng)能定理、功能原理和機(jī)械能守恒定律，并能熟練應(yīng)用。4、運(yùn)動(dòng)守恒定律的綜合應(yīng)用。五、教學(xué)難點(diǎn)： 1、變力做功的計(jì)算，勢(shì)能概念的正確理解。2、應(yīng)用運(yùn)動(dòng)守恒定律時(shí)，正確劃分物體系統(tǒng)以及正確選用相應(yīng)定律3、變質(zhì)量問題的處理六、教學(xué)方法與手段：講授、引導(dǎo)啟發(fā)、討論 ，練習(xí)七、教學(xué)思路： 討論力作用于物體時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的量度，研究力對(duì)時(shí)間的積累作用和空間積累作用。力對(duì)時(shí)間的積累作用用沖量來描述，從而引入動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律。力對(duì)空間的累積作用用功來描述

3、，由牛頓第二定律導(dǎo)出動(dòng)能定理，功能原理及機(jī)械能守恒定律。由做功路徑的問題引入保守力和非保守力。八、主要參考書： 1物理學(xué)學(xué)習(xí)指南與思考題、習(xí)題全解，趙麗萍、王婕 主編；北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.32大學(xué)物理學(xué)（2002年第一版），趙近芳主編；北京郵電大學(xué)出版社，2002.43物理學(xué)（第五版）學(xué)習(xí)指導(dǎo)，馬文蔚等編；北京：高等教育出版社，2006.7九、練習(xí)：P88 問題：3-13-12； P90 習(xí)題：3-3,3-5，3-9，3-16，3-20十、作業(yè)：P25 習(xí)題：3-2，3-4，3-8，3-10，3-13，3-14，3-18，3-19，3-22十、教學(xué)過程：（見下）3-1 質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系

4、的動(dòng)量定理介紹力改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量度問題，引入沖量和動(dòng)量。一、沖量 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理1、動(dòng)量： 2、沖量：（力作用時(shí)間很短的情況下：3、質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理： (分量式略寫)二、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理 作用于系統(tǒng)合外力的沖量，等于系統(tǒng)動(dòng)量的增量，即 例1：P53例1, 例2例3：P90 3-1 分析：由于鳥與飛機(jī)之間的作用是一短暫時(shí)間內(nèi)急劇變化的變力，直接應(yīng)用牛頓定律解決受力問題是不可能的，如果考慮力的時(shí)間積累效果，運(yùn)用動(dòng)量定理來分析，就可避免作用過程中的細(xì)節(jié)情況，在求鳥對(duì)飛機(jī)的沖力（常指在短暫時(shí)間內(nèi)的平均力）時(shí)，由于飛機(jī)的狀態(tài)（指動(dòng)量）變化不知道，使計(jì)算也難以進(jìn)行；這時(shí)，可將問題轉(zhuǎn)化為太論鳥的狀態(tài)變化來

5、分析其受力情況，并根據(jù)鳥與飛機(jī)作用的相互性（作用與反作用力），問題就很簡(jiǎn)單了。 解： 以飛鳥為研究對(duì)象，取飛機(jī)運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閤軸正向，由動(dòng)量定理得 式中為飛機(jī)對(duì)鳥的平均沖力，而身長(zhǎng)為20cm的飛鳥與飛機(jī)碰撞時(shí)間約為 ，以此代入上式可得 鳥對(duì)飛機(jī)的平均沖力為 式中負(fù)號(hào)表示飛機(jī)受到的沖力與其飛行方向相反，從計(jì)算結(jié)果可知，的沖力大致相當(dāng)于一個(gè)22t的物體所受的重力，可見，此沖力是相當(dāng)大的。若飛鳥與發(fā)動(dòng)機(jī)葉片相撞，足以使發(fā)動(dòng)機(jī)損壞，造成飛行事故。3-2 動(dòng)量守恒定律 當(dāng)系統(tǒng)所受合外力為零時(shí)，系統(tǒng)的總動(dòng)量將保持不變，即： 恒矢量注意：1、參考系 2、條件 3、爆炸、撞擊等例1： P56例2例2： P90 3

6、-535分析：由于兩船橫向傳遞的速度可忽略不計(jì)，則對(duì)搬出重物后 的船A與從船B搬入的 重物所組成的系統(tǒng)1來講，在水平方向上無外力作用，因此，它們相互作用的過程中應(yīng)滿足動(dòng)量守恒；同樣對(duì)搬出重物后的船B與從船A搬入的重物所組成的系統(tǒng)2亦是這樣。因此，分別列出系統(tǒng)1，2的動(dòng)量守恒方程即可解出結(jié)果。解：設(shè)AB兩船原有的速度分別以，表示，傳遞重物后船的速度分別以，表示，分別對(duì)上述系統(tǒng)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律，則有 由題意知 ， 代入數(shù)據(jù)后，可解得 也可以選擇不同得系統(tǒng)，例如，把AB兩船（包括傳遞得物體在內(nèi)）視為系統(tǒng)，同樣能滿足動(dòng)量守恒，也可以列出相對(duì)應(yīng)得方程求解。2-10 一顆子彈由槍口射出時(shí)速率為，當(dāng)子彈在槍筒內(nèi)被加速時(shí)，它所受的合力為 F =()N(為常數(shù))，其中以秒為單位：(1)假設(shè)子彈運(yùn)行到