大物復(fù)習(xí)‹#›物理學(xué)第五版‹

1、物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版1 一一 掌握掌握描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)變化的描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)變化的四個(gè)物理量四個(gè)物理量位置矢量、位移、速度、位置矢量、位移、速度、加速度加速度理解理解這些物理量的矢量性、瞬時(shí)這些物理量的矢量性、瞬時(shí)性和相對(duì)性性和相對(duì)性二理解二理解運(yùn)動(dòng)方程的物理意義及作用運(yùn)動(dòng)方程的物理意義及作用. . 會(huì)會(huì)處理兩類問(wèn)題處理兩類問(wèn)題：（1）運(yùn)用運(yùn)動(dòng)方程確定運(yùn)用運(yùn)動(dòng)方程確定質(zhì)點(diǎn)的位置、位移、速度和加速度的方法；質(zhì)點(diǎn)的位置、位移、速度和加速度的方法；（2）已知質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度和初始條件求已知質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度和初始條件求速度、運(yùn)動(dòng)方程的方法速度、運(yùn)動(dòng)方程的方法 第一章第一章 教學(xué)基本要求教學(xué)基本

2、要求物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版2三掌握三掌握曲線運(yùn)動(dòng)的自然坐標(biāo)表示法曲線運(yùn)動(dòng)的自然坐標(biāo)表示法能計(jì)算質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度和加速度能計(jì)算質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度和加速度，以及質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度、角加速，以及質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度度、切向加速度和法向加速度四四理解理解伽利略速度變換式伽利略速度變換式, , 并會(huì)用并會(huì)用它求簡(jiǎn)單的質(zhì)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題它求簡(jiǎn)單的質(zhì)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版3一、基本概念一、基本概念： 參照系、坐標(biāo)系、質(zhì)點(diǎn)、位置矢量、位移、參照系、坐標(biāo)系、質(zhì)點(diǎn)、位置矢量、位移、運(yùn)動(dòng)方程、軌道方程、瞬時(shí)速度、瞬時(shí)加速度。運(yùn)動(dòng)方程、軌道方程

3、、瞬時(shí)速度、瞬時(shí)加速度。)(ta)(tr( ) tv求導(dǎo)求導(dǎo)求導(dǎo)求導(dǎo)積分積分積分積分 1由質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程可以求得質(zhì)點(diǎn)在由質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程可以求得質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)刻的位矢、速度和加速度；任一時(shí)刻的位矢、速度和加速度； 2已知質(zhì)點(diǎn)的加速度以及初始速度和已知質(zhì)點(diǎn)的加速度以及初始速度和初始位置初始位置, 可求質(zhì)點(diǎn)速度及其運(yùn)動(dòng)方程可求質(zhì)點(diǎn)速度及其運(yùn)動(dòng)方程核心核心質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)兩類基本問(wèn)題質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)兩類基本問(wèn)題物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版4tdttavtv00)()(dtdttatvxdttvxtxttt)()()(000000 22, 0) ,(),()(),(dtrddtvdadtrdvzyxFtrttrrtrr第

4、一類問(wèn)題：第一類問(wèn)題：第二類問(wèn)題：第二類問(wèn)題：物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版5二、主要內(nèi)容二、主要內(nèi)容：1、位置矢量、位置矢量kzj yi xr2、運(yùn)動(dòng)方程、運(yùn)動(dòng)方程r*Pxyzxzyoktjtyitxtr)()()()(z )(txx )(tyy )(tzz 分量式分量式 從上式中消從上式中消去參數(shù)去參數(shù) 得質(zhì)點(diǎn)得質(zhì)點(diǎn)的的軌跡方程軌跡方程txzyo)(tr)(tx)(ty)(tzP物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版63、軌道方程、軌道方程0),(zyxF4、位移矢量、位移矢量1221,rrrrrr或5、 路程路程( ( ) )s),(1111zyxP),(2222zyxP)(1tr1P)(2tr2PxyOz

5、從從P1到到P2：路程路程21PPs s s( (3) ) 位移是位移是矢量，矢量，路程是路程是標(biāo)量標(biāo)量位移與路程的區(qū)別位移與路程的區(qū)別( (1) ) 兩點(diǎn)間位移是唯一的兩點(diǎn)間位移是唯一的r( (2) ) 一般情況一般情況 sr物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版71r1P2r2PrxyOzr注意注意kj yi xrz 212121z yx222222z yxr222zyxr的意義不同的意義不同rrr， ，物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版86、速度矢量、速度矢量dtrdtrvvtt00limlimkvjvivvzyx7、加速度、加速度220limdtrddtvdtvatkajaiaazyx或或速度速度方向方向 切

6、線向前切線向前ddstv速度速度大小大小速度速度 的值的值 速率速率v物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版9加速度加速度大小大小222zyxaaaaa加速度加速度方向方向曲線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng) 指向凹側(cè)指向凹側(cè)直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)v/a2v1v1a2a物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版108 8、幾種主要運(yùn)動(dòng)、幾種主要運(yùn)動(dòng)20021attvxx)(20202xxavv（1）直線運(yùn)動(dòng)）直線運(yùn)動(dòng)atvv0（2）拋體運(yùn)動(dòng)）拋體運(yùn)動(dòng)tvxxx002021gttvyyoy物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版11切向加速度切向加速度( (速度速度大小變化大小變化) )tttdderetav法向加速度法向加速度( (速度速度方向變化方向變化) )n2

7、n2nnddereretavv物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版12 一般一般圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)加速度加速度2n2taaa大小大小ntaaatn1tanaa方向方向vtenexyon2tereraatanaA物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版13a、角位置、角位置)(t圓周運(yùn)動(dòng)方程圓周運(yùn)動(dòng)方程b、角位移、角位移)()(tttc、角速度、角速度dtdtt0lim1sradd、角加速度、角加速度dtdtt0lim角加速度單位角加速度單位2srad（4） 圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版14質(zhì)點(diǎn)作勻變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)質(zhì)點(diǎn)作勻變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)t020021tt)(20202物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版15

8、 線量和角量的關(guān)系線量和角量的關(guān)系A(chǔ)BRdsddRs RtRtsddddvd 22nRRavRtRtaddddtvxyo（5）角量與線量的關(guān)系）角量與線量的關(guān)系物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版16*yyxxoo0tPP 質(zhì)點(diǎn)在相對(duì)作質(zhì)點(diǎn)在相對(duì)作勻速直線運(yùn)動(dòng)的兩勻速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)坐標(biāo)系中的位移個(gè)坐標(biāo)系中的位移S系系 基本參考系基本參考系 系系 運(yùn)動(dòng)參考系運(yùn)動(dòng)參考系) (zyxO)(Oxyz S rPrQDPxxytto otuu y 是是S系相對(duì)系相對(duì)S系系運(yùn)動(dòng)的速度運(yùn)動(dòng)的速度u物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版17uvv速度變換速度變換utrtr*yyxxoo0tPP rPrQDPxxytto otuu yDr

9、r位移關(guān)系位移關(guān)系turr或或物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版18絕對(duì)速度絕對(duì)速度trddv相對(duì)速度相對(duì)速度trdd v牽連速度牽連速度uuvvu vv 伽利略速度變換伽利略速度變換 aatu0dd若若加速度關(guān)系加速度關(guān)系tuttddddddvv注意：注意： 當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，速度變換接近光速時(shí)，速度變換不成立不成立絕對(duì)絕對(duì)速度速度牽連牽連速度速度相對(duì)相對(duì)速度速度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版19.dddd,dd,2222trtvatrvyxr一、二二. . 先算速度和加速度的分量再合成。先算速度和加速度的分量再合成。,dddd22tytxv222222ddddtytxa兩種方法求速度

10、、加速度。哪種方法正確兩種方法求速度、加速度。哪種方法正確? ? ).(),(tyytxx例：設(shè)例：設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版20解：解：?jiǎn)栴}的關(guān)鍵在于位移、速度、加速度的問(wèn)題的關(guān)鍵在于位移、速度、加速度的矢量性矢量性jtyitxt) j yi(xtrvdddddddd所以：所以：22ddddtytxvjtyitxt) j yi(xtra22222222dddddddd222222ddddtytxa第二種方法正確。第二種方法正確。kzj yi xr因?yàn)椋阂驗(yàn)椋焊鶕?jù)定義，有：根據(jù)定義，有：物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版21 例例 一運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某瞬時(shí)矢徑一運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某瞬時(shí)矢徑 ，其速度，其速度大小為大小

11、為trdd )A(trdd )B(trdd )C(22dddd )D(tytx),(yxr答案：答案：D物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版22dtdvRv2Rvdtdv22/1222)()(Rvdtdv 3. 質(zhì)點(diǎn)作半徑為質(zhì)點(diǎn)作半徑為R的變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度的變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為大小為(v表示任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速率表示任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速率)： ( ) (A) (B) (C) (D) 答案：答案：D物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版23例例：對(duì)于描寫質(zhì)點(diǎn)加速度的物理量，有下列說(shuō)法：對(duì)于描寫質(zhì)點(diǎn)加速度的物理量，有下列說(shuō)法： (1) tdvd表示總加速度的大小和方向；表示總加速度的大小和方向； (2) tddv表示

12、總加速度在軌跡切線方向（質(zhì)點(diǎn)瞬時(shí)表示總加速度在軌跡切線方向（質(zhì)點(diǎn)瞬時(shí)速度方向）上的投影，也稱切向加速度速度方向）上的投影，也稱切向加速度 (3) txddv表示加速度矢量表示加速度矢量 tddv在在x軸上的投影軸上的投影 (4) t d/dv表示總加速度的大小表示總加速度的大小 (A) 只有(1)、(4)是對(duì)的 (B) 只有(2)、(4)是對(duì)的 (C) 只有(2)是對(duì)的 (D) 全部說(shuō)法都是對(duì)的 物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版24例例：下列四種說(shuō)法中正確的是：下列四種說(shuō)法中正確的是：(A)在圓周運(yùn)動(dòng)中，加速度的方向一定指向圓心在圓周運(yùn)動(dòng)中，加速度的方向一定指向圓心 (B) 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度和加速度

13、都恒定不變勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度和加速度都恒定不變(C) 質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向一定在運(yùn)動(dòng)軌質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向一定在運(yùn)動(dòng)軌 道的切線方向，法線方向的分速度恒等于零，道的切線方向，法線方向的分速度恒等于零， 因此其法向加速度也一定等于零因此其法向加速度也一定等于零 (D) 質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，必定有加速度質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，必定有加速度 物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版25例例 1-4 有一質(zhì)點(diǎn)沿半徑為有一質(zhì)點(diǎn)沿半徑為 R=2(m)圓軌道作圓圓軌道作圓周運(yùn)動(dòng)，周運(yùn)動(dòng)，t 時(shí)刻的角位置時(shí)刻的角位置22t（弧度），求（弧度），求t=1(s)時(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度。時(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度。 解：tdtd，dd

14、t 222 22222 (/ )2 (/)22(/)tnvRtm saRm saRtm s )/(2smv，)/(2222smna 物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版26 B (A) (A) 勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)(B) (B) 勻勻變速直線運(yùn)動(dòng)變速直線運(yùn)動(dòng)(C) (C) 拋物線運(yùn)動(dòng)拋物線運(yùn)動(dòng)(D) (D) 一般曲線運(yùn)動(dòng)一般曲線運(yùn)動(dòng) 例例 一質(zhì)點(diǎn)在平面上運(yùn)動(dòng)，已知質(zhì)點(diǎn)位置矢量的一質(zhì)點(diǎn)在平面上運(yùn)動(dòng)，已知質(zhì)點(diǎn)位置矢量的表達(dá)式為表達(dá)式為 （其中其中a、b為常量為常量）則該質(zhì)點(diǎn)作則該質(zhì)點(diǎn)作 j bt i at r22物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版27 D 例例 某質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為某質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為 x =2t7t3

15、+3（SI），則該質(zhì)點(diǎn)作則該質(zhì)點(diǎn)作 (A) (A) 勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿 x x 軸正方向軸正方向(B) (B) 勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿 x x 軸負(fù)方向軸負(fù)方向(C) (C) 變加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿變加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿 x x 軸正方向軸正方向(D) (D) 變加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿變加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿 x x 軸負(fù)方向軸負(fù)方向物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版28 例：例： 對(duì)于作曲線運(yùn)動(dòng)的物體，以下幾種說(shuō)法中對(duì)于作曲線運(yùn)動(dòng)的物體，以下幾種說(shuō)法中哪一種是正確的：哪一種是正確的： （A）切向加速度必不為零；切向加速度必不為零； （B）法向

16、加速度必不為零（拐點(diǎn)處除外）；法向加速度必不為零（拐點(diǎn)處除外）； （C）由于速度沿切線方向，法向分速度必為零，由于速度沿切線方向，法向分速度必為零，因此法向加速度必為零；因此法向加速度必為零； （D）若物體作勻速率運(yùn)動(dòng)，其總加速度必為零；若物體作勻速率運(yùn)動(dòng)，其總加速度必為零； （E）若物體的加速度若物體的加速度 為恒矢量，它一定作為恒矢量，它一定作勻變速率運(yùn)動(dòng)勻變速率運(yùn)動(dòng) .a做勻變速運(yùn)動(dòng)，不是勻變速率運(yùn)動(dòng)。有可能速率不變，但速度方向變化。如加速度為g做拋體運(yùn)動(dòng) 物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版29 一一 掌握掌握牛頓定律的基本內(nèi)容及其適牛頓定律的基本內(nèi)容及其適用條件用條件 二二 熟練掌握熟練掌握用隔

17、離體法分析物體的用隔離體法分析物體的受力情況，能用微積分方法求解受力情況，能用微積分方法求解變力作用變力作用下下的簡(jiǎn)單質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的簡(jiǎn)單質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 三三 理解慣性系與非慣性系的概念理解慣性系與非慣性系的概念第二章第二章 教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版30 一、基本概念一、基本概念： 牛頓三定律、隔離體、重力、彈性力、摩擦力、牛頓三定律、隔離體、重力、彈性力、摩擦力、力的疊加原理。力的疊加原理。二、主要內(nèi)容二、主要內(nèi)容：任何物體都要保持其靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，任何物體都要保持其靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止.1 1、

18、牛頓第一定律、牛頓第一定律慣性和力的概念慣性和力的概念時(shí)，時(shí)， 恒矢量恒矢量v0F物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版31tmtpFd)(dddv2 2、牛頓第二定律、牛頓第二定律 動(dòng)量為動(dòng)量為 的物體，在合外力的物體，在合外力 的作用的作用下，其動(dòng)量隨時(shí)間的變化率應(yīng)當(dāng)?shù)扔谧饔糜谖矬w的下，其動(dòng)量隨時(shí)間的變化率應(yīng)當(dāng)?shù)扔谧饔糜谖矬w的合外力合外力p)(iFF當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 為為常量，常量，cvmamtmFddvvmp合外合外力力kmajmaimaFyxz 直角坐標(biāo)系中直角坐標(biāo)系中xxmaF yymaF zzmaF 即即物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版32注：注： 為為A處曲線的曲處曲線的曲率半徑率半徑22tddddts

19、mtmFv自然坐標(biāo)系中自然坐標(biāo)系中n2tntdd)(emetmaamamFvvmF2nvateneA物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版33 兩個(gè)物體之間作用力兩個(gè)物體之間作用力 和反作用力和反作用力 ，沿同，沿同一直線，大小相等，方向相反，分別作用在兩個(gè)物一直線，大小相等，方向相反，分別作用在兩個(gè)物體上體上FFFF（物體間相互作用規(guī)律）（物體間相互作用規(guī)律）3 3、牛頓第三定律、牛頓第三定律FF作用力與反作用力特點(diǎn)：作用力與反作用力特點(diǎn)： ( (1) )大小相等、方向相反，分別作用在不大小相等、方向相反，分別作用在不同物體上，同物體上，同時(shí)存在、同時(shí)消失同時(shí)存在、同時(shí)消失，它們不能，它們不能相互抵消相互

20、抵消 ( (2) )是同一性質(zhì)的力是同一性質(zhì)的力物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版34一解題步驟一解題步驟 已知力求運(yùn)動(dòng)方程已知力求運(yùn)動(dòng)方程 已知運(yùn)動(dòng)方程求力已知運(yùn)動(dòng)方程求力二兩類常見問(wèn)題二兩類常見問(wèn)題FarraF 隔離物體隔離物體 受力分析受力分析 建立坐標(biāo)建立坐標(biāo) 列方程列方程 解方程解方程 結(jié)果討論結(jié)果討論4、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版35例例： 在在mA mB的條件下，可算出的條件下，可算出mB向右運(yùn)動(dòng)的向右運(yùn)動(dòng)的加速度加速度a，今如取去，今如取去mA而代之以拉力而代之以拉力T=mAg，算，算出的加速度出的加速度a，則有：，則有：( 滑輪質(zhì)量不計(jì)滑輪質(zhì)量不計(jì)

21、) (A)aa (B) a=a (C) aa mB mA mBT=mAg解解：由牛頓運(yùn)動(dòng)定律有：由牛頓運(yùn)動(dòng)定律有：BABAmmgmma)(BBAmgmma)(物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版36mMF解解1 確定確定木塊木塊為研究對(duì)象，為研究對(duì)象， 在地面上建立坐標(biāo)系，在地面上建立坐標(biāo)系，要想使要想使 m 相對(duì)相對(duì) M靜止，靜止，m 在水平方向與在水平方向與 M 的加速度相同的加速度相同xyaNgmomaNsin0cosmgN聯(lián)立求解：聯(lián)立求解：gtgacos/mgN 例例 質(zhì)量為質(zhì)量為 m 的木塊的木塊放在質(zhì)量為放在質(zhì)量為 M 傾角為傾角為 的光滑斜劈上的光滑斜劈上, , 斜劈與地面斜劈與地面的摩擦

22、不計(jì)的摩擦不計(jì), , 若使若使 m 相對(duì)相對(duì)斜面靜止，斜面靜止， 需在斜劈上施需在斜劈上施加多大的水平外力？加多大的水平外力？ 木塊木塊對(duì)斜劈的壓力為多少？對(duì)斜劈的壓力為多少？物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版37M 由牛頓第三定律，由牛頓第三定律，m對(duì)對(duì)M的壓力與的壓力與N大小相等方向相大小相等方向相反，數(shù)值為反，數(shù)值為cos/mgN 解解2 沿斜面建立坐標(biāo)沿斜面建立坐標(biāo)系，系， 坐標(biāo)系建立得好壞，坐標(biāo)系建立得好壞，對(duì)解題難易程度有直接影對(duì)解題難易程度有直接影響，但對(duì)結(jié)果無(wú)影響響，但對(duì)結(jié)果無(wú)影響. .mxyaNgmo則外力則外力 )(aMmFgtgMm)(cossinmamg此種方法更簡(jiǎn)單此種方法更簡(jiǎn)

23、單. .sincosmamgN解得：解得：gtgacos/mgNF物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版38 一一理解理解動(dòng)量、沖量概念，動(dòng)量、沖量概念，掌握掌握動(dòng)量定動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律理和動(dòng)量守恒定律 二二掌握掌握功的概念功的概念, , 能計(jì)算變力的功，能計(jì)算變力的功，理解理解保守力作功的特點(diǎn)及勢(shì)能的概念，會(huì)計(jì)保守力作功的特點(diǎn)及勢(shì)能的概念，會(huì)計(jì)算萬(wàn)有引力、重力和彈性力的勢(shì)能算萬(wàn)有引力、重力和彈性力的勢(shì)能第三章第三章 基本教學(xué)要求基本教學(xué)要求物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版39 三三掌握掌握動(dòng)能定理、功能原理和機(jī)械動(dòng)能定理、功能原理和機(jī)械能守恒定律，能守恒定律，掌握掌握運(yùn)用動(dòng)量和能量守恒定運(yùn)用動(dòng)量和能量守恒定律

24、分析力學(xué)問(wèn)題的思想和方法律分析力學(xué)問(wèn)題的思想和方法 四四了解了解完全彈性碰撞和完全非彈性完全彈性碰撞和完全非彈性碰撞的特點(diǎn)，并能處理較簡(jiǎn)單的碰撞的特點(diǎn)，并能處理較簡(jiǎn)單的完全彈性完全彈性碰撞和完全非彈性碰撞的問(wèn)題碰撞和完全非彈性碰撞的問(wèn)題物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版40 一、基本概念一、基本概念： 動(dòng)量、沖量、動(dòng)能、動(dòng)量、沖量、動(dòng)能、保守力、保守力、勢(shì)能、機(jī)械能、勢(shì)能、機(jī)械能、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理、功能原理、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理、功能原理、機(jī)械能守恒定律、完全彈性碰撞、完全非彈性碰撞。機(jī)械能守恒定律、完全彈性碰撞、完全非彈性碰撞。二、基本問(wèn)題二、基本問(wèn)題力力的的累積累積效應(yīng)效

25、應(yīng)EWFpIF， 對(duì)時(shí)間積累對(duì)時(shí)間積累對(duì)空間積累對(duì)空間積累動(dòng)量、沖量動(dòng)量、沖量 、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒動(dòng)能、功、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒動(dòng)能、功、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版41三、主要內(nèi)容三、主要內(nèi)容：1、沖量沖量質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理 動(dòng)量動(dòng)量vmp 沖量沖量（矢量矢量）21dtttFI1221dvvmmtFItt 動(dòng)量定理動(dòng)量定理在給定的時(shí)間間隔內(nèi)，外力作用在在給定的時(shí)間間隔內(nèi)，外力作用在質(zhì)點(diǎn)上的沖量，等于質(zhì)點(diǎn)在此時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的增量質(zhì)點(diǎn)上的沖量，等于質(zhì)點(diǎn)在此時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的增量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版422 2、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理 作用于系統(tǒng)

26、的合外力的沖量等于系統(tǒng)動(dòng)量的作用于系統(tǒng)的合外力的沖量等于系統(tǒng)動(dòng)量的增量增量質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定理質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定理N21exFFFF0101ex21dppmmtFniiiiniittvv3、動(dòng)量守恒定律動(dòng)量守恒定律 守恒條件守恒條件：質(zhì)點(diǎn)系所受的：質(zhì)點(diǎn)系所受的合外力合外力 0exexiiFFCvmvmiiiiii12合外力合外力動(dòng)量守恒定律動(dòng)量守恒定律物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版43 ( (1) ) 系統(tǒng)的系統(tǒng)的總動(dòng)量不變，但系統(tǒng)內(nèi)任一質(zhì)點(diǎn)的總動(dòng)量不變，但系統(tǒng)內(nèi)任一質(zhì)點(diǎn)的 動(dòng)量是可變的動(dòng)量是可變的 ( (2) ) 守恒條件：守恒條件：合外力為零合外力為零 0exexiiFF 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，可近似地認(rèn)為時(shí)，可近似地

27、認(rèn)為 系統(tǒng)總動(dòng)量守恒系統(tǒng)總動(dòng)量守恒inexFF討論討論( (3) ) 若若 ，但滿足，但滿足0exexiiFF0 exxFxiixCmpixv有有( (4) ) 動(dòng)量守恒定律是物理學(xué)動(dòng)量守恒定律是物理學(xué)最普遍、最基本的最普遍、最基本的 定律之一定律之一動(dòng)量守恒時(shí)動(dòng)量守恒時(shí)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版444、功、功 （1）恒力的功恒力的功rFrFWcosrFFrdiF1drirdB*i1A1F（2）變力的功變力的功rFWddBABAsFrFWdcosd物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版455、質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理、質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理1vAB2vFrd 功是過(guò)程量，動(dòng)能是狀態(tài)量；功是過(guò)程量，動(dòng)能是狀態(tài)量；注意注意 合合外

28、力對(duì)外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)所作的功，等于質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能的所作的功，等于質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能的增增量量 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理1k2k21222121EEmmWvv 功和動(dòng)能依賴于慣性系的選取，功和動(dòng)能依賴于慣性系的選取，但對(duì)不同慣性系動(dòng)能定理形式相同但對(duì)不同慣性系動(dòng)能定理形式相同物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版46ABCD 即即：質(zhì)點(diǎn)沿任意：質(zhì)點(diǎn)沿任意閉合閉合路徑運(yùn)動(dòng)一周時(shí)，路徑運(yùn)動(dòng)一周時(shí)，保守力保守力對(duì)它所作的功為零對(duì)它所作的功為零0d lrFW非保守力：非保守力：力所作的功與路徑有關(guān)力所作的功與路徑有關(guān) （例如（例如摩擦摩擦力）力）保守力：保守力：作功與路徑無(wú)關(guān)的力作功與路徑無(wú)關(guān)的力判別式判別式: 保守力保守力所作的

29、功與路徑無(wú)關(guān)所作的功與路徑無(wú)關(guān)，僅決定，僅決定于于始、末始、末位置位置6、保守力作功及其特點(diǎn)、保守力作功及其特點(diǎn) 物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版477、勢(shì)能、勢(shì)能與質(zhì)點(diǎn)位置有關(guān)的能量與質(zhì)點(diǎn)位置有關(guān)的能量P1p2p)(EEEW定義定義：保守力的功：保守力的功保守力作正功，勢(shì)能減少保守力作正功，勢(shì)能減少 勢(shì)能具有勢(shì)能具有相對(duì)性，相對(duì)性，勢(shì)能勢(shì)能大小大小與勢(shì)能與勢(shì)能零零 點(diǎn)點(diǎn)的選取的選取有關(guān)有關(guān)),(ppzyxEE 勢(shì)能是勢(shì)能是狀態(tài)的狀態(tài)的函數(shù)函數(shù) 勢(shì)能是屬于勢(shì)能是屬于系統(tǒng)的系統(tǒng)的討論討論 勢(shì)能差與勢(shì)能零點(diǎn)選取無(wú)關(guān)勢(shì)能差與勢(shì)能零點(diǎn)選取無(wú)關(guān)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版48外力功外力功8、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理、質(zhì)點(diǎn)系

30、的動(dòng)能定理 質(zhì)點(diǎn)系質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理動(dòng)能定理 0kkinexEEWW1m2mimexiFiniF內(nèi)力可以改變質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能內(nèi)力可以改變質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能注意注意0kk0kkinexEEEEWWiiiiiiii內(nèi)力功內(nèi)力功物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版49非保守非保守力的功力的功inncincininWWWWii9、質(zhì)點(diǎn)系的功能原理、質(zhì)點(diǎn)系的功能原理機(jī)械能機(jī)械能pkEEE0inncexEEWW 質(zhì)點(diǎn)系的機(jī)械能的增量等于外力與非保質(zhì)點(diǎn)系的機(jī)械能的增量等于外力與非保守內(nèi)力作功之和守內(nèi)力作功之和質(zhì)點(diǎn)系的功能原理質(zhì)點(diǎn)系的功能原理)()(0p0kpkinncexEEEEWWincpp 0pp0()()iiiiWEEEE 物

31、理學(xué)物理學(xué)第五版第五版5010、機(jī)械能守恒定律、機(jī)械能守恒定律當(dāng)當(dāng)0inncexWW0EE 時(shí)，時(shí)，有有 只有保守內(nèi)力作功的情況下，質(zhì)點(diǎn)只有保守內(nèi)力作功的情況下，質(zhì)點(diǎn)系的機(jī)械能保持不變系的機(jī)械能保持不變pkEE)(0pp0kkEEEE物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版51 例例 以下四種說(shuō)法中，哪一種是正確的？以下四種說(shuō)法中，哪一種是正確的？（1）作用力與反作用力的功一定是等值異號(hào)作用力與反作用力的功一定是等值異號(hào).（2）內(nèi)力不能改變系統(tǒng)的總機(jī)械能內(nèi)力不能改變系統(tǒng)的總機(jī)械能.（3）摩擦力只能作負(fù)功摩擦力只能作負(fù)功. （4）同一個(gè)力作功在不同的參考系中，也不同一個(gè)力作功在不同的參考系中，也不一定相同一定相

32、同.物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版52例例：關(guān)于機(jī)械能守恒條件和動(dòng)量守恒條件有以下幾種說(shuō)法，：關(guān)于機(jī)械能守恒條件和動(dòng)量守恒條件有以下幾種說(shuō)法，其中正確的是其中正確的是（）不受外力作用的系統(tǒng)，其動(dòng)量和機(jī)械能必然同時(shí)守恒）不受外力作用的系統(tǒng)，其動(dòng)量和機(jī)械能必然同時(shí)守恒（）所受合外力為零，內(nèi)力都是保守力的系統(tǒng)，其機(jī)械能）所受合外力為零，內(nèi)力都是保守力的系統(tǒng)，其機(jī)械能 必然守恒必然守恒（）不受外力，而內(nèi)力都是保守力的系統(tǒng)，其動(dòng)量和機(jī)械）不受外力，而內(nèi)力都是保守力的系統(tǒng)，其動(dòng)量和機(jī)械 能必然同時(shí)守恒能必然同時(shí)守恒（）外力對(duì)一個(gè)系統(tǒng)做的功為零，則該系統(tǒng)的機(jī)械能和動(dòng)）外力對(duì)一個(gè)系統(tǒng)做的功為零，則該系統(tǒng)的機(jī)械能和動(dòng)

33、 量必然同時(shí)守恒量必然同時(shí)守恒物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版53例例. .對(duì)功的概念有以下幾種說(shuō)法：對(duì)功的概念有以下幾種說(shuō)法：(1)(1)保守力作正功時(shí)系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)的勢(shì)能增加保守力作正功時(shí)系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)的勢(shì)能增加. .(2) (2) 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)一閉合路徑，保守力對(duì)質(zhì)點(diǎn)作的功為零質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)一閉合路徑，保守力對(duì)質(zhì)點(diǎn)作的功為零. .(3)(3)作用力與反作用力大小相等、方向相反，所以兩者作用力與反作用力大小相等、方向相反，所以兩者 所作的功的代數(shù)合必為零所作的功的代數(shù)合必為零 在上述說(shuō)法中：在上述說(shuō)法中： C C (A) (1) (A) (1) 、 (2)(2)是正確的是正確的(B) (2) (B) (2) 、

34、 (3)(3)是正確的是正確的(C)(C)只有只有(2)(2)是正確的是正確的(D)(D)只有只有(3)(3)是正確的是正確的物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版54 例例：質(zhì)量為：質(zhì)量為m，速率為，速率為v的小球，以入射角的小球，以入射角 斜向與墻壁斜向與墻壁 相碰，又以原速率沿反射角相碰，又以原速率沿反射角 方向從墻壁彈回設(shè)碰方向從墻壁彈回設(shè)碰 撞時(shí)間為撞時(shí)間為t，則墻壁受到的平均沖力大小和方向?yàn)?，則墻壁受到的平均沖力大小和方向?yàn)閙mv vtmF/cos2vtmF/2 vtmF/cos2vtmF/2 v(A) 方向?yàn)榇怪眽γ嬷赶驂?nèi)方向?yàn)榇怪眽γ嬷赶驂?nèi) (B) 方向?yàn)榇怪眽γ嬷赶驂?nèi)方向?yàn)榇怪眽γ嬷赶驂?nèi) (C) 方向?yàn)榇怪眽γ嬷赶驂ν夥较驗(yàn)榇怪眽γ嬷赶驂ν?(D) 方向?yàn)榇怪眽γ嬷赶驂ν夥较驗(yàn)榇怪眽γ嬷赶驂ν?物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版55FiF例：例：某質(zhì)點(diǎn)