wr_01章 質(zhì)點運動學(xué)

1、第一章第一章 質(zhì)點運動質(zhì)點運動 2引言引言 3 他們又能加速到多少呢他們又能加速到多少呢? ?引言引言 4馬在往前跑拋起的球怎么始終都能落到手上馬在往前跑拋起的球怎么始終都能落到手上? ?引言引言 5各大行星為什么都圍著太陽轉(zhuǎn)各大行星為什么都圍著太陽轉(zhuǎn), ,軌道是什么樣子軌道是什么樣子? ?引言引言 6炮彈朝哪個方向打才射得最遠(yuǎn)炮彈朝哪個方向打才射得最遠(yuǎn)? ?引言引言 7牛頓首先解答了這些問題牛頓首先解答了這些問題引言引言 8 人們總是和各種各樣的運動聯(lián)系在一起，如人們總是和各種各樣的運動聯(lián)系在一起，如滑雪、騎摩托車、火箭發(fā)射，球、汽車、行星等，滑雪、騎摩托車、火箭發(fā)射，球、汽車、行星等，運動

2、的主體相對于地面都有位置的變化，物理學(xué)運動的主體相對于地面都有位置的變化，物理學(xué)中把物體位置的變化叫中把物體位置的變化叫機(jī)械運動機(jī)械運動。 引言引言 9 人們觀察高空中的風(fēng)箏時，往往只能看見一個人們觀察高空中的風(fēng)箏時，往往只能看見一個很小的點在運動這時物體可以用一個具有該物體質(zhì)很小的點在運動這時物體可以用一個具有該物體質(zhì)量的點來代替，這稱為量的點來代替，這稱為質(zhì)點質(zhì)點。 質(zhì)點是研究真實物體運動的一個理想模型，物體在其質(zhì)點是研究真實物體運動的一個理想模型，物體在其大小和形狀可以被忽略的情況下，可以視為一個質(zhì)點。大小和形狀可以被忽略的情況下，可以視為一個質(zhì)點。 引言引言 10 地球繞太陽公轉(zhuǎn)時地球

3、可視一個質(zhì)點。地球繞太陽公轉(zhuǎn)時地球可視一個質(zhì)點。 一切平動的物體，都可以視為一個質(zhì)點。一切平動的物體，都可以視為一個質(zhì)點。 引言引言 11目錄目錄1-1 1-1 物理基準(zhǔn)物理基準(zhǔn) 1-2 1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 1-3 1-3 相對運動相對運動 12一、一、長度、時間和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)長度、時間和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)物體運動相關(guān)的單位有三個物體運動相關(guān)的單位有三個長度長度、時間時間和和質(zhì)量質(zhì)量。1-1物理基準(zhǔn)物理基準(zhǔn)1.長度的國際單位是米（長度的國際單位是米（m）。對于）。對于“米米”的最新規(guī)定為：的最新規(guī)定為：一米等于光在真空中傳播一米等于光在真空中傳播299792458分之一秒所走的距離。分之一

4、秒所走的距離。2.時間的國際單位是秒（時間的國際單位是秒（s）。）。1972年制作的地球時鐘定年制作的地球時鐘定義，一秒是從銫原子中放射出義，一秒是從銫原子中放射出9192631770次光振動所需次光振動所需要的時間。要的時間。3.質(zhì)量的國際單位是千克（質(zhì)量的國際單位是千克（kg）。）。一直保存在巴黎國際計量局的鉑一直保存在巴黎國際計量局的鉑銥圓柱體質(zhì)量為銥圓柱體質(zhì)量為1千克。千克。1千克的鉑銥圓柱體 13參考系參考系:描寫物體運動選擇描寫物體運動選擇的標(biāo)準(zhǔn)物。的標(biāo)準(zhǔn)物。 二、參考系二、參考系 運動是絕對的。運動是絕對的。同一物體的運動，由于我們同一物體的運動，由于我們選取的參照系不同，對它的

5、運動的描述就不同，選取的參照系不同，對它的運動的描述就不同，這稱為這稱為運動描述的相對性運動描述的相對性。因此，描述運動必須因此，描述運動必須指出參照標(biāo)準(zhǔn)。指出參照標(biāo)準(zhǔn)。1-1 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述zxypO三維三維笛卡爾坐標(biāo)系笛卡爾坐標(biāo)系 14目錄目錄1-1 1-1 物理基準(zhǔn)物理基準(zhǔn) 1-2 1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 1-3 1-3 相對運動相對運動 15 描寫質(zhì)點空間位置的物理量。描寫質(zhì)點空間位置的物理量。yP(x,y)xoxy22yxr一、質(zhì)點的位矢和位移一、質(zhì)點的位矢和位移方向：從坐標(biāo)原點指向終點方向：從坐標(biāo)原點指向終點xytg是矢量，大小為：是矢量，大小為：rj

6、y i xr為單位矢量為單位矢量，長度為，長度為1。j i,r1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述r確定質(zhì)點確定質(zhì)點P某一時刻在坐標(biāo)系里的位置某一時刻在坐標(biāo)系里的位置的物理量稱位置矢量的物理量稱位置矢量, 簡稱位矢簡稱位矢. 16質(zhì)點位矢隨時間變化質(zhì)點位矢隨時間變化jty itxtr)()()( )r t描寫質(zhì)點位置變化的物理量。描寫質(zhì)點位置變化的物理量。xOyrAABrBr rABrrrjyyixxABAB)()(j yi x 方向：方向：從起點指向終點從起點指向終點r1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 17路程與位移的區(qū)別：路程與位移的區(qū)別：路程路程：為物體經(jīng)過路徑總的長為物體經(jīng)過路徑總

7、的長度，為度，為標(biāo)量標(biāo)量；s位移位移：從起點指向終點的有向從起點指向終點的有向線段，為線段，為矢量矢量。rsrAB1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 18位移與路程位移與路程 （B） 一般情況一般情況, 位移位移大小不等于路程大小不等于路程.rs （D）位移是矢量）位移是矢量, 路程是標(biāo)量路程是標(biāo)量.s)(1tr1p)(2tr2prxyOzs（C）什么情況）什么情況 ？sr不改變方向的直線運動不改變方向的直線運動; 當(dāng)當(dāng) 時時 .0tsr討論討論 （A）P1P2 兩點間的路程兩點間的路程 是是不唯一的不唯一的, 可以是可以是 或或 而位移而位移 是唯一的是唯一的.rss1-2 質(zhì)點運動的描述

8、質(zhì)點運動的描述 19 描寫物體運動快慢和方向的物理量描寫物體運動快慢和方向的物理量二、速度二、速度v1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述1 平均速度平均速度)()(trttrr 在在 時間內(nèi)時間內(nèi), 質(zhì)點從點質(zhì)點從點A 運動到點運動到點 B, 其位移為其位移為tt時間內(nèi)時間內(nèi), 質(zhì)點的平均速度質(zhì)點的平均速度平均速度平均速度 與與 同方向同方向.rvjtyitxtrv平均速度大小平均速度大小22)()(tytxvjiyxvvv +=或r)(ttrB)(trAxyos 202 瞬時速度瞬時速度 當(dāng)質(zhì)點做曲線運動時當(dāng)質(zhì)點做曲線運動時, 質(zhì)點在某一點的速度方向質(zhì)點在某一點的速度方向就是沿該點曲線的切線

9、方向就是沿該點曲線的切線方向. 當(dāng)當(dāng) 時平均速度的極限值叫做瞬時速度時平均速度的極限值叫做瞬時速度, 簡稱速度簡稱速度0tjtyitxtt00limlimvtrtrtddlim0vsrdd當(dāng)當(dāng) 時時,0ttddets v 21xyov222ddd()()()dddxyztttvv瞬時速率：速度瞬時速率：速度 的大小稱為速率的大小稱為速率vyvxvjiyxvvvjtyitxddddv 若質(zhì)點在若質(zhì)點在三維三維空間中運動空間中運動,其其速度為速度為ktzjtyitxddddddvddstvtddets v 22描寫質(zhì)點速度變化快慢和方向的物理量描寫質(zhì)點速度變化快慢和方向的物理量xOyABvAvBv

10、Av v在圖中物體速度矢量滿足關(guān)系為：在圖中物體速度矢量滿足關(guān)系為：vvvABABvvv速度變化為速度變化為定義定義 平均加速度：平均加速度：tvatvat0lim(瞬時瞬時)加速度：加速度： 加速度為速度對時間的加速度為速度對時間的一階導(dǎo)數(shù)一階導(dǎo)數(shù)三、加速度三、加速度adtvda22dtrd1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述單位時間內(nèi)的速度增量即平均加速度單位時間內(nèi)的速度增量即平均加速度 23由于由于jvivvyxdtvdadtdvaxx為加速度在為加速度在 x、y 方向的分量。方向的分量。jdtdvidtdvyxjaiayxdtdvayy , 加速度方向為速度變化的方加速度方向為速度變化

11、的方向，指向運動軌跡的凹的一側(cè)。向，指向運動軌跡的凹的一側(cè)。a 加速度是描寫速度變化的物理量；質(zhì)點的速度大，加速加速度是描寫速度變化的物理量；質(zhì)點的速度大，加速度不一定大；質(zhì)點的加速度大，速度不一定大。度不一定大；質(zhì)點的加速度大，速度不一定大。1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 24)(ta)(tr求導(dǎo)求導(dǎo)求導(dǎo)求導(dǎo)積分積分積分積分( ) tv質(zhì)點運動學(xué)兩類基本問題質(zhì)點運動學(xué)兩類基本問題 一一 由質(zhì)點的運動方程可以求得質(zhì)點在任一由質(zhì)點的運動方程可以求得質(zhì)點在任一時刻的位矢、速度和加速度；時刻的位矢、速度和加速度； 二二 已知質(zhì)點的加速度以及初始速度和初始已知質(zhì)點的加速度以及初始速度和初始位置位

12、置, 可求質(zhì)點速度及其運動方程可求質(zhì)點速度及其運動方程 .1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 25例題例題1 自由落體運動自由落體運動 1993年年9月月26日，日，Dave Munday 被裝入一個鐵桶中，被裝入一個鐵桶中，從加拿大的尼亞加拉大瀑布頂端扔下，垂直下落了從加拿大的尼亞加拉大瀑布頂端扔下，垂直下落了48米后墜入水中。假設(shè)米后墜入水中。假設(shè)Munday的初速度為的初速度為0，并且忽，并且忽略空氣摩擦力的影響。（略空氣摩擦力的影響。（1）他下落到水面用了多少）他下落到水面用了多少時間？（時間？（2）他到達(dá)水面時的速度是多少？）他到達(dá)水面時的速度是多少？ 解：解：裝有裝有Munday

13、的鐵桶被視為一的鐵桶被視為一 個質(zhì)點在重力作用下自由下落，個質(zhì)點在重力作用下自由下落， 加速度大小恒為加速度大小恒為g=9.8m/s2 ，這稱為這稱為自由落體運動自由落體運動，是一種，是一種勻加速直線運動。勻加速直線運動。1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 260, 0, 000vytddvat（1）由）由28 . 9210048tt3.1st 實際上實際上Munday下落時間為近下落時間為近6秒，這是由于空氣和水的阻力秒，這是由于空氣和水的阻力所導(dǎo)致的。所導(dǎo)致的。Munday運動的初始條件為運動的初始條件為 ddrvt由由000dtvva tvat (a)200001d2tyyv tyv

14、tat (b)48米米起落點起落點水面水面y1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 27可見，可見，Munday下落的速度增加得非?？欤谙侣涞乃俣仍黾拥梅浅？欤谙侣溥^程中是感覺不到速度在增加的，因為加速下落過程中是感覺不到速度在增加的，因為加速度是恒定的，而人只對加速度的變化有感覺。當(dāng)度是恒定的，而人只對加速度的變化有感覺。當(dāng)他落到水面時，他的加速度急劇減小，他落到水面時，他的加速度急劇減小，Munday才才會感到有劇烈的變化。會感到有劇烈的變化。 此外，此外，(a)、(b) 、(c)式分別表示自由落體運動的式分別表示自由落體運動的位移、速度、時間三者的關(guān)系位移、速度、時間三者的關(guān)系

15、。（2）由）由(a)、(b)兩式消去兩式消去t得得)(20202yyavv (c)km/h110m/s67.30v1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 28 在棒球運動中，棒球高手為什么總是能準(zhǔn)確地?fù)糁性诎羟蜻\動中，棒球高手為什么總是能準(zhǔn)確地?fù)糁星虿⒑芎玫乜刂魄虻倪\動呢？經(jīng)驗肯定非常重要，但球并很好地控制球的運動呢？經(jīng)驗肯定非常重要，但起決定作用的應(yīng)該是其中牽涉到的物理問題。起決定作用的應(yīng)該是其中牽涉到的物理問題。 球具有怎樣的運球具有怎樣的運動軌跡和規(guī)律？棒動軌跡和規(guī)律？棒球手一般通過什么球手一般通過什么方式來判斷和控制方式來判斷和控制球的運動與落點？球的運動與落點？ 思考題思考題11-2

16、質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 29 柯受良先生飛躍黃河時，柯受良先生飛躍黃河時，汽車含人自重汽車含人自重1.2噸，在噸，在平路上汽車在平路上汽車在20公里到公里到70公里的加速度為公里的加速度為3米米/秒秒2，汽，汽車在車在80到到140公里的加速度為公里的加速度為2.8米米/秒秒2，汽車在，汽車在140到到200公里的加速度為公里的加速度為2.5米米/秒秒2，汽車以汽車以200公里公里/小時的小時的速度飛離跑道。選擇飛越處黃河寬度為速度飛離跑道。選擇飛越處黃河寬度為50米，為保萬米，為保萬無一失，要求汽車至少飛過無一失，要求汽車至少飛過60米。米。 請為柯受良先生設(shè)請為柯受良先生設(shè)計跑道，給

17、出跑道不同計跑道，給出跑道不同部分參數(shù)。部分參數(shù)。思考題思考題21-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 30切向切向：質(zhì)點前進(jìn)的方向：質(zhì)點前進(jìn)的方向法向法向：與切向垂直，指向曲線凹的一面。：與切向垂直，指向曲線凹的一面。)(),(taatvv四、圓周運動的描述四、圓周運動的描述nnedtdvedtdvdtdv+=Rvanaa2.切向和法向加速度切向和法向加速度沿質(zhì)點的運動軌道建立的坐標(biāo)系。沿質(zhì)點的運動軌道建立的坐標(biāo)系。n法線方向的單位矢量。法線方向的單位矢量。ne切線方向的單位矢量；切線方向的單位矢量；e1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述1.自然坐標(biāo)系自然坐標(biāo)系 31dvadtnndvadt令

18、令由于速度大小變化產(chǎn)生的加速度由于速度大小變化產(chǎn)生的加速度由于速度方向變化產(chǎn)生的加速度由于速度方向變化產(chǎn)生的加速度3.3.角量描述角量描述角位置角位置 角速度角速度質(zhì)點的位置矢量與質(zhì)點的位置矢量與參考方向的夾角。參考方向的夾角。ddt 若一個質(zhì)點做圓周運動的角速度為恒定值，稱若一個質(zhì)點做圓周運動的角速度為恒定值，稱為為勻速圓周運動勻速圓周運動，否則為，否則為變速圓周運動變速圓周運動。 xyBv1v2rA 1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 32角加速度角加速度22ddddtt角量和線量的關(guān)系：角量和線量的關(guān)系：a v r線量線量角量角量 v=r RvRaRant221-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點

19、運動的描述 33討論下列幾種運動情況：討論下列幾種運動情況：（1）0 , 0naa勻速直線運動勻速直線運動（2）0 , naCa勻變速直線運動勻變速直線運動（3）Caan , 0勻速率圓周運動勻速率圓周運動4. 圓周運動圓周運動nara2t0 dtd1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 34(4)2 , Craan勻變速率圓周運動勻變速率圓周運動dtddtd 2202t020021tt(5)0 , 0naa變速曲線運動變速曲線運動1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 35例題例題2 勻變速圓周運動勻變速圓周運動 1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述1mr如圖一個質(zhì)量為如圖一個質(zhì)量為 的物體靜止

20、在的物體靜止在水平桌面上，桌面是光滑的。一根水平桌面上，桌面是光滑的。一根繩子一端連著繩子一端連著 ，另一端穿過桌，另一端穿過桌子中心的小孔被人拉著，繩子在桌子中心的小孔被人拉著，繩子在桌面下的部分套著一截塑料管。面下的部分套著一截塑料管。1m1m若通過搖動塑料管使物體在桌面上做半徑為若通過搖動塑料管使物體在桌面上做半徑為 的勻變速的勻變速圓周運動，物體做勻變速圓周運動的初速度為圓周運動，物體做勻變速圓周運動的初速度為 、切向、切向加速度為常數(shù)加速度為常數(shù) 。 r0vc求求 （1）物體在圓周上運動的距離與時間）物體在圓周上運動的距離與時間的關(guān)系；的關(guān)系； （2）要維持物體這樣的運動，繩子的拉力

21、應(yīng)為多少）要維持物體這樣的運動，繩子的拉力應(yīng)為多少? t 36 1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述1mr解解：（：（1 1）物體在圓周上運動距離為物）物體在圓周上運動距離為物體經(jīng)過的圓弧的長度，體經(jīng)過的圓弧的長度，由dtdva 得 ctvcdtvvt000由dtdsv 得 20021cttvss（2 2）維持物體運動的繩子拉力就應(yīng)是盤子做圓周運動）維持物體運動的繩子拉力就應(yīng)是盤子做圓周運動的向心力，的向心力，maF 由nmaF 得 rctvmrvmF20121)(繩子的拉力是變力，隨著時間的變化，物體速度越來越大，要維持其圓周運動的向心力也必須不斷增加，故繩的拉力也在不斷增加。 371-1

22、1-1 物理基準(zhǔn)物理基準(zhǔn) 1-2 1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 1-3 1-3 相對運動相對運動 381-3 1-3 相對運動相對運動 39 人們經(jīng)常遇見一個人或物體在運動的汽車或火車上移動，人們經(jīng)常遇見一個人或物體在運動的汽車或火車上移動，就象電影里展示的蜘蛛俠在奔馳的火車上跳躍一樣，雖然人就象電影里展示的蜘蛛俠在奔馳的火車上跳躍一樣，雖然人們都為蜘蛛俠的行為捏一把汗，但是火車上乘客與地面上的們都為蜘蛛俠的行為捏一把汗，但是火車上乘客與地面上的人看見蜘蛛俠的運動情況不一樣，地面上的人觀察到蜘蛛俠人看見蜘蛛俠的運動情況不一樣，地面上的人觀察到蜘蛛俠的運動速度要快得多。為什么呢？的運動速

23、度要快得多。為什么呢？ 同一物體的運動，在不同參考系中，對其描述并不相同，同一物體的運動，在不同參考系中，對其描述并不相同，稱為稱為運動描述的相對性運動描述的相對性 。1-3 相對運動相對運動 40一只行進(jìn)上進(jìn)行著升旗活動：一只行進(jìn)上進(jìn)行著升旗活動：船相對對岸的速度船相對對岸的速度船岸v v旗幟相對船的速度旗幟相對船的速度旗船v v旗幟相對岸的速度旗幟相對岸的速度旗岸v v船岸v v旗船v v旗岸v v船岸旗船旗岸vvv牽連相對絕對vvv即即即即相對速度相對速度即即牽連速度牽連速度即即絕對速度絕對速度1-3 相對運動相對運動 41 質(zhì)點相對于地球參照系的速度等于它相對于運動質(zhì)點相對于地球參照系

24、的速度等于它相對于運動參照系的速度與運動參照系相對于地球參照系的速度參照系的速度與運動參照系相對于地球參照系的速度的矢量和。的矢量和。水岸船水船岸vvv1-3 相對運動相對運動 42例題例題3km/h10km/h5如圖如圖1 1所示，一艘輪船以所示，一艘輪船以的速率（相對于水流速度）從的速率（相對于水流速度）從南向北橫渡一條河，設(shè)水從東南向北橫渡一條河，設(shè)水從東向西的流速恒為向西的流速恒為 。試求站在岸邊的人觀察到的輪試求站在岸邊的人觀察到的輪船速度。船速度。 解：解：在輪船渡河的運動中，河岸為靜止參考系，水為在輪船渡河的運動中，河岸為靜止參考系，水為運動參考系。運動參考系。 水流速度為牽連速

25、度水流速度為牽連速度 輪船相對于水流的速度為相對速度輪船相對于水流的速度為相對速度 輪船相對于河岸的速度為絕對速度輪船相對于河岸的速度為絕對速度 1-3 相對運動相對運動v船水河岸河岸水流水流v船岸 43牽連相對絕對vvv22水流船水船岸uvvkm/h2 .11km/h51022）（6 .26)21(tan)(tan11船水水流vv船岸v的方向為的方向為 km/h2 .114 .63站在岸邊的人觀察到的輪船速度大小為站在岸邊的人觀察到的輪船速度大小為 ，船沿東北方向船沿東北方向行駛。行駛。1-3 相對運動相對運動 441-1 1-1 物理基準(zhǔn)物理基準(zhǔn) 1-2 1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描

26、述 1-3 1-3 相對運動相對運動 1-4 1-4 牛頓運動定律牛頓運動定律1-5 1-5 能量能量1-6 1-6 動量動量 451-4 牛頓運動定律牛頓運動定律 有人為了更加刺激會選擇最前排的位子，有人有人為了更加刺激會選擇最前排的位子，有人為了減小恐懼感而選擇最后一排的位子，但是從物為了減小恐懼感而選擇最后一排的位子，但是從物理的角度，人們似乎都做了錯誤的決定。為什么人理的角度，人們似乎都做了錯誤的決定。為什么人會有異樣的感覺？為什么坐后面反而會讓人感到更會有異樣的感覺？為什么坐后面反而會讓人感到更加恐懼呢？加恐懼呢？ 46一、牛頓三大定律一、牛頓三大定律牛頓第一定律牛頓第一定律 在沒有

27、任何外力的作用下，物體將一直保持靜在沒有任何外力的作用下，物體將一直保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。 人們把牛頓第一定律成立的參照系稱為人們把牛頓第一定律成立的參照系稱為慣性系慣性系，一切相對于慣性系做勻速直線運動的參照系都是慣一切相對于慣性系做勻速直線運動的參照系都是慣性系，而一切相對于慣性系做加速運動的參照系稱性系，而一切相對于慣性系做加速運動的參照系稱為為非慣性系非慣性系。 物體保持自己原有運動狀態(tài)的性質(zhì)叫做物體保持自己原有運動狀態(tài)的性質(zhì)叫做慣性慣性，因此牛頓第一定律也常被叫做因此牛頓第一定律也常被叫做慣性定律慣性定律。1-4 牛頓運動定律牛頓運動定律 47 牛

28、頓第一定律說明了物體在不受力時的情形，牛頓第牛頓第一定律說明了物體在不受力時的情形，牛頓第二定律則指出力的作用對物體產(chǎn)生的影響。二定律則指出力的作用對物體產(chǎn)生的影響。 牛頓第二定律牛頓第二定律 物體的加速度大小與作用在物體上的合外力的物體的加速度大小與作用在物體上的合外力的大小成正比、與物體的質(zhì)量成反比，加速度方向與大小成正比、與物體的質(zhì)量成反比，加速度方向與合外力的方向相同合外力的方向相同 。在國際單位制下在國際單位制下 amF=牛頓第三定律牛頓第三定律 當(dāng)一個物體對另一個物體施加力的作用時，受當(dāng)一個物體對另一個物體施加力的作用時，受力物體也會向施力物體同時施加一個大小相等且方力物體也會向施

29、力物體同時施加一個大小相等且方向相反的反作用力。向相反的反作用力。 1-4 牛頓運動定律牛頓運動定律 48二、生活與應(yīng)用中的牛頓定律二、生活與應(yīng)用中的牛頓定律 1、平衡問題、平衡問題 平衡力的作用平衡力的作用宏觀物體平衡宏觀物體平衡 當(dāng)物體靜止或做勻速直線運動狀態(tài)時，我們稱物當(dāng)物體靜止或做勻速直線運動狀態(tài)時，我們稱物體處于體處于平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)。 0F平衡條件平衡條件1-4 牛頓運動定律牛頓運動定律 492、 超重與失重超重與失重 人在正常狀態(tài)下受到了一對平衡力的作用（即重力與地人在正常狀態(tài)下受到了一對平衡力的作用（即重力與地面的支持力），人的加速度為零，這是人們通常習(xí)慣的狀態(tài)，面的支持力），

30、人的加速度為零，這是人們通常習(xí)慣的狀態(tài)，當(dāng)在某種特殊情形下，人就獲得了加速度，這種常態(tài)就被打當(dāng)在某種特殊情形下，人就獲得了加速度，這種常態(tài)就被打破了，人就會感覺異常。因此，加速度是人感覺異常的主要破了，人就會感覺異常。因此，加速度是人感覺異常的主要原因。原因。 例題例題4 失重的產(chǎn)生失重的產(chǎn)生 圖1-1260g10. 0一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為公斤的人乘坐電梯，公斤的人乘坐電梯，的加速度下降的加速度下降 并且站在電梯里的一部地磅稱上并且站在電梯里的一部地磅稱上（稱讀數(shù)的單位為公斤）。若電梯（稱讀數(shù)的單位為公斤）。若電梯以以 。請問在下。請問在下降期間地磅稱顯示的讀數(shù)是多少？降期間地磅稱顯示的讀數(shù)是

31、多少？這位乘客的體重又是多少？這位乘客的體重又是多少？ 1-4 牛頓運動定律牛頓運動定律 50mgFN90. 0稱對人的支持力為稱對人的支持力為人對稱的壓力人對稱的壓力 mgFN90. 0地磅稱的讀數(shù)為地磅稱的讀數(shù)為kg549 . 0m 當(dāng)人具有一定的加速度時，地磅稱顯示的人的當(dāng)人具有一定的加速度時，地磅稱顯示的人的質(zhì)量比人實際質(zhì)量小，人的這種狀態(tài)稱為質(zhì)量比人實際質(zhì)量小，人的這種狀態(tài)稱為失重狀態(tài)失重狀態(tài)。 人獲得的加速度越大，失重越厲害，人對失重人獲得的加速度越大，失重越厲害，人對失重的感覺也明顯。但的感覺也明顯。但人的體重仍然為人的體重仍然為 N588)N(8 . 960mg人沒有真正失去質(zhì)

32、量，只是稱顯示的讀數(shù)變小而已。人沒有真正失去質(zhì)量，只是稱顯示的讀數(shù)變小而已。 1-4 牛頓運動定律牛頓運動定律解解:由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得)10. 0(gmFmgN 51 一個可能產(chǎn)生超重的情景，并分析一個可能產(chǎn)生超重的情景，并分析 產(chǎn)生超重的原因。產(chǎn)生超重的原因。 坐翻滾列車或玩激流勇進(jìn)時，到底是什坐翻滾列車或玩激流勇進(jìn)時，到底是什 么在讓人們感到刺激或驚恐？為什么坐么在讓人們感到刺激或驚恐？為什么坐 后面反而會讓人感到更恐懼呢？后面反而會讓人感到更恐懼呢？提示如下：提示如下： 玩翻滾列車或玩激流勇的車身從至高點沖下去時，人瞬玩翻滾列車或玩激流勇的車身從至高點沖下去時，人瞬間獲得了

33、加速度，打破了人的正常受力狀態(tài)，因此人突然感間獲得了加速度，打破了人的正常受力狀態(tài)，因此人突然感覺異常，這種異常的感覺讓有些人感到刺激，同時又讓有些覺異常，這種異常的感覺讓有些人感到刺激，同時又讓有些人感到驚恐。通過計算坐在翻滾列車前排和最后一排的人從人感到驚恐。通過計算坐在翻滾列車前排和最后一排的人從至高點向下沖時的加速度；通過比較兩個加速度的大小，來至高點向下沖時的加速度；通過比較兩個加速度的大小，來判斷膽大與膽小的人應(yīng)該如何選擇座位。判斷膽大與膽小的人應(yīng)該如何選擇座位。1-4 牛頓運動定律牛頓運動定律思考題思考題3思考題思考題4 521-1 1-1 物理基準(zhǔn)物理基準(zhǔn) 1-2 1-2 質(zhì)點

34、運動的描述質(zhì)點運動的描述 1-3 1-3 相對運動相對運動 1-4 1-4 牛頓運動定律牛頓運動定律1-5 1-5 能量能量1-6 1-6 動量動量 53緊湊型動能反坦克導(dǎo)彈緊湊型動能反坦克導(dǎo)彈動能攔截器動能攔截器1-5 能能 量量 54質(zhì)子直線加速器質(zhì)子直線加速器醫(yī)用直線加速器醫(yī)用直線加速器1-5 能能 量量在這些現(xiàn)象和過程中在這些現(xiàn)象和過程中,蘊藏的科學(xué)問題是什么蘊藏的科學(xué)問題是什么?牽涉到的物理本牽涉到的物理本質(zhì)是什么質(zhì)是什么? 551-5 能能 量量人造地球衛(wèi)星是環(huán)人造地球衛(wèi)星是環(huán)繞地球飛行并在空繞地球飛行并在空間軌道運行一圈以間軌道運行一圈以上的無人航天器，上的無人航天器，也是世界上

35、發(fā)射數(shù)也是世界上發(fā)射數(shù)量最多、用途最廣、量最多、用途最廣、發(fā)展最快的航天器。發(fā)展最快的航天器。 實現(xiàn)衛(wèi)星發(fā)射與運行的核心思想和關(guān)鍵實現(xiàn)衛(wèi)星發(fā)射與運行的核心思想和關(guān)鍵物理問題是什么呢？物理問題是什么呢？ 56一、功一、功1、恒力的功、恒力的功rFW記作位移無限小時：位移無限小時：dW 稱為元功稱為元功功等于質(zhì)點受的力和它的位移的點積功等于質(zhì)點受的力和它的位移的點積rdFdW力對空間的累積效應(yīng)力對空間的累積效應(yīng)cosrFWrFFF1-5 能能 量量 57 2、變力的功、變力的功 如果力是位置的函數(shù)，設(shè)質(zhì)點在力的作用下沿如果力是位置的函數(shù)，設(shè)質(zhì)點在力的作用下沿一曲線運動，則功的計算如下：一曲線運動，

36、則功的計算如下：元功：元功：dW 元位移：元位移：dr 在元位移中將力視為恒力，力在元位移中將力視為恒力，力沿沿ab的功為所有無限小段位移上的的功為所有無限小段位移上的元功之和。元功之和。drFrdFdWcos babardFdWW變力的功變力的功1-5 能能 量量 581、功是過程量，與路徑有關(guān)。、功是過程量，與路徑有關(guān)。解析式：解析式： bazyxdzFdyFdxFW)(oFrdrab 當(dāng)力的方向與物體運動的方向一當(dāng)力的方向與物體運動的方向一致時，該力做的功可以用圖形表示。致時，該力做的功可以用圖形表示。2、功是標(biāo)量，但有正負(fù)。、功是標(biāo)量，但有正負(fù)。3、合力的功為各分力的功的代數(shù)和。、合力

37、的功為各分力的功的代數(shù)和。1-5 能能 量量 593、功率、功率tWP平均功率：dtdWtWPt0lim瞬時功率：rdFdWvFdtrdFP力在單位時間內(nèi)所作的功力在單位時間內(nèi)所作的功1-5 能能 量量 601-5 能能 量量例題例題5 變力的功變力的功 一質(zhì)量為一質(zhì)量為m的質(zhì)點在的質(zhì)點在Oxy 平面上運動，其位置平面上運動，其位置、矢量為矢量為 其中其中 , , 是正值常是正值常量，且量，且 。jtbitarsincosabba （1）求質(zhì)點在）求質(zhì)點在A點點(a,0) 時和時和 B點點(0,b) 時的動能；時的動能；(2)求質(zhì)點所受求質(zhì)點所受的合外力的合外力 以及當(dāng)質(zhì)點從以及當(dāng)質(zhì)點從A點運

38、動到點運動到B點的過程中點的過程中 的分力的分力 和和 做的功。做的功。 FFxFyF 611-5 能能 量量解：解：(1)由質(zhì)點的運動方程 jtbitarsincos可寫出運動方程的分量表達(dá)式為： taxcostbysin由位移與速度的關(guān)系可得 tadtdxvxsintbdtdyvycos在在A點點(a,0) 時時1cost0sint2222212121mbmvmvEyxk在在 B點點(0,b) 時時0cost1sint2222212121mamvmvEyxk 621-5 能能 量量（2）由速度與加速度的關(guān)系可得，質(zhì)點加速度的分量表達(dá)式為： tmaaxcos2tmbaysin2由牛頓第二定律

39、得tmamaFxxcos2tmbmaFyysin2質(zhì)點從A點運動到B點的過程中， 和 做的元功分別為做的元功分別為 xFyFdxFdWxxdyFdWyy則分力做的總功為：022202021cosaaaxBAxmaxdxmtdxamdxFdWWbbbyBAymbydymtdybmdyFdWW022202021sin 63保守力保守力 某些力對質(zhì)點做功的大小只與質(zhì)點的始末位某些力對質(zhì)點做功的大小只與質(zhì)點的始末位置有關(guān)，而與路徑無關(guān)。這種力稱為保守力。置有關(guān)，而與路徑無關(guān)。這種力稱為保守力。4、保守力與非保守力、保守力與非保守力例如：重力、萬有引力、彈性力等。例如：重力、萬有引力、彈性力等。非保守力

40、非保守力 做功與路徑相關(guān)的力做功與路徑相關(guān)的力例如：摩擦力等。例如：摩擦力等。從做功的角度將所有的力分為兩種從做功的角度將所有的力分為兩種 1-5 能能 量量 64(1).重力的功重力的功mgdhrdgmdW)()(000hhmghhmgmgdhWhhmg0hh(2).引力的功引力的功barrrrGMmdrrGMmWba1112Mmabr1-5 能能 量量 65(3)彈力的功和彈性勢能彈力的功和彈性勢能kxF)2121(22abxxkxkxkxdxWbax0 xoxxo彈F F彈F F1-5 能能 量量 66 能量能量是一個與物體或系統(tǒng)的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的物理是一個與物體或系統(tǒng)的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的物理量，

41、能量的值隨著狀態(tài)的不同而變化。事實證明，量，能量的值隨著狀態(tài)的不同而變化。事實證明，力做功是改變能量的一種有效途徑，功的大小決定力做功是改變能量的一種有效途徑，功的大小決定了能量改變的多少，不同的力做功將改變不同種類了能量改變的多少，不同的力做功將改變不同種類的能量。的能量。1、合外力的功與動能、合外力的功與動能v0Fv222111d cosddWF rF rma r202212121 0mvmvmvdvdrdtdvmWvv1-5 能能 量量二、功與能量二、功與能量 67 合外力對質(zhì)點所做的功等于質(zhì)點動能的增量，稱合外力對質(zhì)點所做的功等于質(zhì)點動能的增量，稱為為質(zhì)點的動能定理質(zhì)點的動能定理。kk

42、kEEEW0221mv是與物體運動狀態(tài)相關(guān)的一個標(biāo)量是與物體運動狀態(tài)相關(guān)的一個標(biāo)量定義定義 物體的動能物體的動能 kE221mvEk1-5 能能 量量 68對于多個質(zhì)點組成的質(zhì)點系：對于多個質(zhì)點組成的質(zhì)點系：W 應(yīng)為系統(tǒng)的所有外力與內(nèi)力做功的總和應(yīng)為系統(tǒng)的所有外力與內(nèi)力做功的總和 系統(tǒng)內(nèi)外kEWW質(zhì)點系的動能定理質(zhì)點系的動能定理 2、保守力的功與勢能、保守力的功與勢能 mgh是與物體位置狀態(tài)相關(guān)的一個標(biāo)量是與物體位置狀態(tài)相關(guān)的一個標(biāo)量 定義定義 物體的重力勢能物體的重力勢能pE mghEpmghmghW0重力的功重力的功1-5 能能 量量 69重力勢能以地面為零勢能點重力勢能以地面為零勢能點p

43、ppEEEW0重PE為勢能增量為勢能增量引力勢能以無窮遠(yuǎn)為零勢能點引力勢能以無窮遠(yuǎn)為零勢能點rGMmEP1引力的功引力的功0rMmGrMmGW定義定義 萬有引力勢能萬有引力勢能pEpppEEEW0引力1-5 能能 量量 70221kxEpPE定義定義 物體的彈性勢能物體的彈性勢能 彈性勢能以彈簧原長為零勢能點彈性勢能以彈簧原長為零勢能點彈力做功也等于彈性勢能增量的負(fù)值彈力做功也等于彈性勢能增量的負(fù)值 勢能勢能 一種與物體位置相關(guān)的能量，一定的保守力總是一種與物體位置相關(guān)的能量，一定的保守力總是和某種勢能聯(lián)系著。和某種勢能聯(lián)系著。 pEW保守力保守力的功與勢能的關(guān)系保守力的功與勢能的關(guān)系 1-5

44、 能能 量量 713、勢能和保守力的關(guān)系、勢能和保守力的關(guān)系勢能是保守力對路徑的線積分勢能是保守力對路徑的線積分baPldFE dllFlFBAdldEFPl 保守力沿某一給定的保守力沿某一給定的l方向的分量等于與此保方向的分量等于與此保守力相應(yīng)的勢能函數(shù)沿守力相應(yīng)的勢能函數(shù)沿l方向的空間變化率。方向的空間變化率。dlFdlFldFdElPcos1-5 能能 量量 72 kzEjyEixEkFjFiFFPPPzyx若勢能為若勢能為EP（x,y,z），則），則 xEFPx yEFPyzEFPz 4、勢能曲線、勢能曲線勢能隨位置變化的曲線勢能隨位置變化的曲線1-5 能能 量量 73 處于某個系統(tǒng)中

45、的物體，一般同時具有動能和勢能，兩處于某個系統(tǒng)中的物體，一般同時具有動能和勢能，兩種能量都與物體運動狀態(tài)緊密聯(lián)系。種能量都與物體運動狀態(tài)緊密聯(lián)系。 定義定義 系統(tǒng)的機(jī)械能系統(tǒng)的機(jī)械能EpkEEE由質(zhì)點系動能定理得由質(zhì)點系動能定理得 kEWW內(nèi)外kEWWW非保內(nèi)保內(nèi)外由保守力的功與勢能的關(guān)系得由保守力的功與勢能的關(guān)系得EEEWWpk非保內(nèi)外 系統(tǒng)的外力與非保守內(nèi)力做功的總和等于系統(tǒng)系統(tǒng)的外力與非保守內(nèi)力做功的總和等于系統(tǒng)機(jī)械能的增量，這稱為機(jī)械能的增量，這稱為質(zhì)點系的功能原理質(zhì)點系的功能原理。 三、三、機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒1-5 能能 量量1、功能原理、功能原理 742、機(jī)械能守恒定律、機(jī)械能守

46、恒定律由質(zhì)點系的功能原理由質(zhì)點系的功能原理EWWiniini內(nèi)非外11機(jī)械能守恒條件機(jī)械能守恒條件 01外iniW0E恒量 EE0 當(dāng)合外力與內(nèi)部非保守力作功代數(shù)和都為零當(dāng)合外力與內(nèi)部非保守力作功代數(shù)和都為零時，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。時，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。0 ,1內(nèi)非iniW機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律：除保守力以外其它的力都不作功時，：除保守力以外其它的力都不作功時，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。1-5 能能 量量 75 只有保守力作功時，系統(tǒng)的動能與勢能可以相互只有保守力作功時，系統(tǒng)的動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)換，且轉(zhuǎn)換的量值一定相等，即動能增加的量等于轉(zhuǎn)換，且轉(zhuǎn)換的量值一定相等，即動能增加的

47、量等于勢能減少的量，或勢能增加量等于動能減少的量。勢能減少的量，或勢能增加量等于動能減少的量。如：真空中如：真空中自由下落物體自由下落物體。1-5 能能 量量 761-5 能能 量量例題例題6 質(zhì)量為質(zhì)量為0.60kg的物體與一條彈力系數(shù)為的物體與一條彈力系數(shù)為100N/m的彈簧相連，的彈簧相連，并且靜止在水平面上。如果通過外力使物體從彈簧原長并且靜止在水平面上。如果通過外力使物體從彈簧原長B點移動點移動到到A點，此時彈簧被壓縮了點，此時彈簧被壓縮了2.5cm，然后將物體釋放。若將彈簧、，然后將物體釋放。若將彈簧、物體、地球視為一個系統(tǒng)，所有接觸面都是光滑的物體、地球視為一個系統(tǒng)，所有接觸面都

48、是光滑的求（求（1）物體運動到斜面底部）物體運動到斜面底部B點處的速度；（點處的速度；（2）若斜面傾角）若斜面傾角=30，物體運動到最高點，物體運動到最高點C時，在斜面上運動的最大距離時，在斜面上運動的最大距離d。 ABhC 771-5 能能 量量解：在物體運動過程中，只有系統(tǒng)內(nèi)的彈力與重力兩個保守力解：在物體運動過程中，只有系統(tǒng)內(nèi)的彈力與重力兩個保守力做功，因此系統(tǒng)的機(jī)械能守恒做功，因此系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 （1）在A、B兩點，對物體應(yīng)用機(jī)械能守恒定律有 222121BAmvkxm/s32. 0)m/s(025. 060. 0100mkxvB（2）在B、C兩點，對物體應(yīng)用機(jī)械能守恒定律有 sin

49、212mgdmghmvCBm1004. 1)m(30sin8 . 9232. 0sin2222gvdB 78四、能量守恒定律四、能量守恒定律 各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)換的，但是不論各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)換的，但是不論如何轉(zhuǎn)換，能量既不能產(chǎn)生，也不能消滅，只能從如何轉(zhuǎn)換，能量既不能產(chǎn)生，也不能消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，這一結(jié)論叫做一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，這一結(jié)論叫做能量守能量守恒定律恒定律。一個系統(tǒng)往往包含機(jī)械能、內(nèi)能、光能等多種能量形式一個系統(tǒng)往往包含機(jī)械能、內(nèi)能、光能等多種能量形式 1-5 能能 量量 79 人造地球衛(wèi)星的可能性早在十七世紀(jì)，牛頓在他人造地球衛(wèi)星的可能性早

50、在十七世紀(jì)，牛頓在他的的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理一書中就被提出來了，其一書中就被提出來了，其核心思想是讓物體做拋體運動，當(dāng)初速度足夠大時拋核心思想是讓物體做拋體運動，當(dāng)初速度足夠大時拋出的物體就能繞地球做圓周運動，關(guān)鍵的物理問題是出的物體就能繞地球做圓周運動，關(guān)鍵的物理問題是地球與物體系統(tǒng)的機(jī)械能守恒地球與物體系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。請分析人造地球衛(wèi)星。請分析人造地球衛(wèi)星在發(fā)射與運行過程中的能量與能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，并求出在發(fā)射與運行過程中的能量與能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，并求出人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的條件（即求第一宇宙速人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的條件（即求第一宇宙速度）。度）。1-5 能能 量量 80 長

51、江三峽水電站，就是利用能量守恒與轉(zhuǎn)換長江三峽水電站，就是利用能量守恒與轉(zhuǎn)換原理，將高位水的勢能轉(zhuǎn)換成為電能，三峽水電原理，將高位水的勢能轉(zhuǎn)換成為電能，三峽水電站建成后，年發(fā)電量可達(dá)站建成后，年發(fā)電量可達(dá) 840 億度，位于世界水億度，位于世界水電站第一位。請分析其中的功能轉(zhuǎn)換關(guān)系，并討電站第一位。請分析其中的功能轉(zhuǎn)換關(guān)系，并討論能量轉(zhuǎn)換效率。論能量轉(zhuǎn)換效率。1-5 能能 量量 811-1 1-1 物理基準(zhǔn)物理基準(zhǔn) 1-2 1-2 質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述 1-3 1-3 相對運動相對運動 1-4 1-4 牛頓運動定律牛頓運動定律1-5 1-5 能量能量1-6 1-6 動量動量 82橄欖球比

52、賽隊員對撞橄欖球比賽隊員對撞兩車碰撞兩車碰撞1-6 動動 量量 83羚羊決斗羚羊決斗1-6 動動 量量 84 在這些現(xiàn)象和過程中在這些現(xiàn)象和過程中, ,蘊蘊藏的科學(xué)問題是什么藏的科學(xué)問題是什么? ?牽涉到牽涉到的物理本質(zhì)是什么的物理本質(zhì)是什么? ?1-6 動動 量量 85一、沖量一、沖量力對時間的累積效應(yīng)力對時間的累積效應(yīng) 撐桿跳運動員從橫桿躍過，落在海棉墊撐桿跳運動員從橫桿躍過，落在海棉墊子上不會摔傷，如果不是海棉墊子，而是大子上不會摔傷，如果不是海棉墊子，而是大理石板，又會如何呢？理石板，又會如何呢？ 汽車從靜止開始運動，加汽車從靜止開始運動，加速到速到20m/s如果牽引力大，所如果牽引力

53、大，所用時間短，如果牽引力小所用用時間短，如果牽引力小所用的時間就長。的時間就長。當(dāng)物體的狀態(tài)變化一定時，當(dāng)物體的狀態(tài)變化一定時，作用力越大，時間越短；作作用力越大，時間越短；作用力越小，時間越長。用力越小，時間越長。1-6 動動 量量 86)( vmdPddtFdtvmddtPdF)( 定義定義 為為沖量沖量 （力的作用對時間的積累，矢量）（力的作用對時間的積累，矢量）I動量定理：動量定理：質(zhì)點所受的合外力沖量，等于質(zhì)點動質(zhì)點所受的合外力沖量，等于質(zhì)點動量的增量。量的增量。沖量的方向與動量沖量的方向與動量增量的方向相同。增量的方向相同。IvmvmPP1212 2121PPttPddtF0dt

54、tIF t二、動量定理二、動量定理PPPI01-6 動動 量量 87iiiPvmP令 ttPPP)dtF(00外i合外力的沖量等于質(zhì)點系動量的增量合外力的沖量等于質(zhì)點系動量的增量對于質(zhì)點系，對于質(zhì)點系，是系統(tǒng)受到的總沖量是系統(tǒng)受到的總沖量I1-6 動動 量量 88 火箭是在太空中穿梭，這種情形下幾乎沒有摩火箭是在太空中穿梭，這種情形下幾乎沒有摩擦力，火箭運動的動力應(yīng)該完全不同于常見的交通擦力，火箭運動的動力應(yīng)該完全不同于常見的交通工具。那么，火箭運行的動力來源于什么呢？工具。那么，火箭運行的動力來源于什么呢？1-6 動動 量量 89動量守恒條件動量守恒條件：當(dāng)當(dāng)0外iF時時00 PP恒矢量 P

55、P0動量守恒定律動量守恒定律：當(dāng)系統(tǒng)所受的合外力為零時，系統(tǒng)：當(dāng)系統(tǒng)所受的合外力為零時，系統(tǒng)的動量守恒。的動量守恒。CxP0 xI當(dāng)一個質(zhì)點或質(zhì)點系在某個方向上所受的合外力沖當(dāng)一個質(zhì)點或質(zhì)點系在某個方向上所受的合外力沖量恒為零時，它們的動量在該方向上守恒，即：當(dāng)量恒為零時，它們的動量在該方向上守恒，即：當(dāng) 時時,動量守恒定律的分量式。動量守恒定律的分量式。1-6 動動 量量 901、系統(tǒng)動量守恒，但每個質(zhì)點的動量可能變化。、系統(tǒng)動量守恒，但每個質(zhì)點的動量可能變化。 2、在碰撞、打擊、爆炸等相互作用時間極短的過程中，在碰撞、打擊、爆炸等相互作用時間極短的過程中， 往往可忽略外力，近似認(rèn)為系統(tǒng)動量

56、守恒。往往可忽略外力，近似認(rèn)為系統(tǒng)動量守恒。例例7 一枚靜止的炸彈在水平面一枚靜止的炸彈在水平面內(nèi)爆炸，炸成三塊，第一塊質(zhì)量內(nèi)爆炸，炸成三塊，第一塊質(zhì)量為為m,速度速度v1=800m/s，向西；第，向西；第二塊質(zhì)量為二塊質(zhì)量為m，速度，速度v2=600m/s,向南；第三塊質(zhì)量為向南；第三塊質(zhì)量為2m，求：，求：第三塊彈片的速度大小和方向。第三塊彈片的速度大小和方向。mm2m1v v2v v1-6 動動 量量 91解：解：炸彈爆炸過程中，合外力為炸彈爆炸過程中，合外力為0，系統(tǒng)動量守恒，系統(tǒng)動量守恒，建立坐標(biāo)系建立坐標(biāo)系xymm2m1v v2v vo3v v在在x、y方向動方向動量守恒量守恒13

57、cos20mvmvixixiivmvm0iyiyiivmvm023sin20mvmv1-6 動動 量量 9213cos2mvmv23sin2mvmv即即)()2(222123vvv方向：方向：12vvtg9 .362221321vvv2260080021m/s5001-6 動動 量量 93例例8 汽車碰撞實驗汽車碰撞實驗解：解：汽車撞墻前后的動量為汽車撞墻前后的動量為31141.0 10( 15.0) -1.50 10 kg mPmv 32241.0 10( 2.0) 0.20 10 kg mPmv 在汽車碰撞測試實驗中，一輛質(zhì)量為在汽車碰撞測試實驗中，一輛質(zhì)量為 汽車向汽車向一堵墻徑直地撞去

58、），測出汽車在撞墻前后的速度分一堵墻徑直地撞去），測出汽車在撞墻前后的速度分別為別為 和和 ，碰撞時間為，碰撞時間為 ， 試求汽車撞墻產(chǎn)生的沖量和汽車受到的平均沖力。試求汽車撞墻產(chǎn)生的沖量和汽車受到的平均沖力。 kg100 . 13-15.0m/s1v2.0m/s2vs150.01-6 動動 量量 94m/skg1070. 14PI451.70 101.13 10 N0.150PFt 由動量定理得由動量定理得汽車受到的平均沖力為汽車受到的平均沖力為由此表明由此表明：作用于汽車的沖力方向向右，與汽車的：作用于汽車的沖力方向向右，與汽車的運動方向相反，在如此強(qiáng)的沖力作用下，汽車大部運動方向相反，在

59、如此強(qiáng)的沖力作用下，汽車大部分的初始動能將被轉(zhuǎn)換為破壞汽車的能量，這足以分的初始動能將被轉(zhuǎn)換為破壞汽車的能量，這足以將汽車毀壞。因此，每一款汽車在正式投入銷售之將汽車毀壞。因此，每一款汽車在正式投入銷售之前，都要對樣車進(jìn)行碰撞測試，測試汽車對碰撞的前，都要對樣車進(jìn)行碰撞測試，測試汽車對碰撞的承受能力，確保行駛時出現(xiàn)意外時的安全。承受能力，確保行駛時出現(xiàn)意外時的安全。 1-6 動動 量量 95例例9 彈性碰撞與非彈性碰撞彈性碰撞與非彈性碰撞 0.500kg1m0.300kg2m5.00m/s10v.00m/s320v兩個小球發(fā)生了碰撞，小球的質(zhì)量為兩個小球發(fā)生了碰撞，小球的質(zhì)量為 和和 ，碰撞后兩小球一塊運動，而且已，碰撞后兩小球一塊運動，而且已知知 和和 。求（。求（1）