高中物理-奧賽輔導(dǎo)動(dòng)量動(dòng)量守恒課件2

第二章標(biāo)題★中國航天CZ1F動(dòng)量守恒動(dòng)量第二章chapter2conservationofmomentummomentumand第一頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。本章目錄本章內(nèi)容Contentschapter2質(zhì)量與動(dòng)量massandmomentum牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用Newton’slawofmotionanditsapplication動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律theoremofmomentumandlawofconservationofmomentum第二頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。第一節(jié)質(zhì)量與動(dòng)量質(zhì)量與動(dòng)量2-1massandmomentum一、慣性定律lawofinertial慣性任何物體所具有的保持其原有

運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特性。

慣性定律若無外界作用，任何物體都將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。massandmomentum質(zhì)量與動(dòng)量質(zhì)量與動(dòng)量第三頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。質(zhì)量、動(dòng)量二、質(zhì)量與動(dòng)量massandmomentum動(dòng)量是矢量，動(dòng)量在經(jīng)典和近代物理中都是一個(gè)重要而根本的物理概念。為什么用這樣一個(gè)矢量來作為物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種量度，可通過下述的一個(gè)普遍規(guī)律作初步理解：質(zhì)量越大，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變就

質(zhì)量物體慣性大小的量度，（用m

表示）越困難。

質(zhì)量的單位是千克(kg)。動(dòng)量物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種量度（用p

表示），質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量p是質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量

m與其運(yùn)動(dòng)速度的乘積vpm=v動(dòng)量的單位是千克·米/秒(kg

·m·s)。-1第四頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。動(dòng)量概念理解21010212碰撞后而且普遍滿足：=m11（

）m22（

）即質(zhì)量與速度增量的乘積總是大小相等方向相反。物理量。特將稱為動(dòng)量?？梢?，質(zhì)量與速度的乘積的大小和方向及其變化，是反映物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和相互作用普遍規(guī)律的一個(gè)重要的mp=m11（

）（

）m22經(jīng)典力學(xué)中，物體質(zhì)量保持恒定，上式可寫成1=1012=202圖中無外力作用下，兩個(gè)作慣性運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)發(fā)生彈性碰撞mm011202碰撞前第五頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。第二節(jié)動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律2-2theoremofmomentumandlawofconservationofmomentum一、質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理theoremofmomentumofparticle力的概念conceptofforce牛頓將

物體動(dòng)量對(duì)時(shí)間的變化率

定義為作用在該物體上的

力F是作用在質(zhì)點(diǎn)上的合外力，F(xiàn)與動(dòng)量元增量dp同向。力的單位是牛頓(N)theoremofmomentumandlawofconservationofmomentum動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律第六頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量定理質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理theoremofmomentumofparticle微分形式differentialform由力的定義得將力與作用時(shí)間的乘積

稱為力的沖量impulse用I表示質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量定理的微分形式為或質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量的元增量等于它獲得的元沖量。積分形式integralformt0t0p0p質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量的增量等于它獲得的沖量。質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量定理的積分形式為第七頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。平均沖力沖擊過程與平均沖力或用第八頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。質(zhì)點(diǎn)系二、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理theoremofmomentumofasystemofparticles第

i

個(gè)質(zhì)點(diǎn)受系統(tǒng)內(nèi)其它質(zhì)點(diǎn)作用的合力：受系統(tǒng)外部作用的合力：第

i

個(gè)質(zhì)點(diǎn)............對(duì)各質(zhì)點(diǎn)應(yīng)用質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理考慮到系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)點(diǎn)之間的作用力是作用力與反作用力可對(duì)對(duì)相消，最終：0第九頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定理二、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理theoremofmomentumofasystemofparticles第

i

個(gè)質(zhì)點(diǎn)受系統(tǒng)內(nèi)其它質(zhì)點(diǎn)作用的合力：受系統(tǒng)外部作用的合力：第

i

個(gè)質(zhì)點(diǎn)............對(duì)各質(zhì)點(diǎn)應(yīng)用質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理考慮到系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)點(diǎn)之間的作用力是作用力與反作用力可對(duì)對(duì)相消，最終：0質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理得微分形式積分形式總動(dòng)量時(shí)間變化率所受合外力系統(tǒng)系統(tǒng)所受合外力沖量總動(dòng)量的增量系統(tǒng)系統(tǒng)第十頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。動(dòng)量守恒定律三、動(dòng)量守恒定律lawofconservationofmomentum常矢量動(dòng)量守恒定律：一系統(tǒng)若在一段時(shí)間內(nèi)不受外力或所受合外力為零，則系統(tǒng)在此時(shí)間內(nèi)總動(dòng)量不變（即為一常矢量）。由質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理微分形式積分形式或系統(tǒng)不受外力作用系統(tǒng)受合外力為零?；蛉魟t第十一頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。定律說明常矢量動(dòng)量守恒定律：系統(tǒng)不受外力作用系統(tǒng)受合外力為零幾點(diǎn)說明系統(tǒng)所受合力在某一坐標(biāo)軸上投影值為零，總動(dòng)量在該軸上投影值守恒。系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí)（如碰撞彈藥爆炸等），可借助動(dòng)量守恒定律處理。系統(tǒng)總動(dòng)量不變，但系統(tǒng)內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量可以改變和相互轉(zhuǎn)移。定律給出了始末狀態(tài)總動(dòng)量關(guān)系，只要滿足守恒條件，無需過問過程細(xì)節(jié)。動(dòng)量守恒定律不僅適用于宏觀物體，而且適用于微觀粒子，是一條比牛頓定律更普遍更基本的自然規(guī)律。第十二頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。應(yīng)用內(nèi)容提要四、應(yīng)用動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用簡(jiǎn)例1、實(shí)際應(yīng)用例一、逆風(fēng)行舟

與

動(dòng)量定理動(dòng)量定理簡(jiǎn)例逆風(fēng)行舟動(dòng)量分析例二、火箭飛行原理

與

動(dòng)量守恒定律加速飛行中的火箭火箭飛行速度微分式多級(jí)火箭與質(zhì)量比2、隨堂練習(xí)練習(xí)一、用動(dòng)量定理求跳傘某過程中的平均阻力練習(xí)二、動(dòng)量守恒定律與相對(duì)運(yùn)動(dòng)概念綜合應(yīng)用練習(xí)三、動(dòng)量守恒定律在原子系統(tǒng)衰變中的應(yīng)用第十三頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。逆風(fēng)行舟予備簡(jiǎn)例質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量作用時(shí)間cos解法提要本圖為一光滑水平面的俯視圖，堅(jiān)壁堅(jiān)壁豎立在水平上。（反彈）質(zhì)點(diǎn)受堅(jiān)壁受動(dòng)量定理簡(jiǎn)例1、實(shí)際應(yīng)用例一、逆風(fēng)行舟與動(dòng)量定理第十四頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。逆風(fēng)行舟動(dòng)量分析航向分力逆風(fēng)逆風(fēng)空氣團(tuán)分子質(zhì)點(diǎn)系總動(dòng)量空氣團(tuán)分子質(zhì)點(diǎn)系總動(dòng)量cos動(dòng)量分析逆風(fēng)行舟的動(dòng)量分析逆風(fēng)行舟的第十五頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。加速飛行中的火箭宇航火箭在某航程中可忽略外力作用。假設(shè)時(shí)刻主體質(zhì)量含燃料速度對(duì)某星時(shí)刻噴燃?xì)鈱?duì)主體對(duì)某星主體質(zhì)量含燃料試應(yīng)用動(dòng)量守恒定律證明火箭主體速率微變第十六頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分?；鸺俣任⒎质接脛?dòng)量守恒定律證明解法提要：質(zhì)點(diǎn)系：參考系：宇航某航程中忽略外力，系統(tǒng)動(dòng)量守恒。主體燃?xì)?。某恒星統(tǒng)一各動(dòng)量參考系：燃?xì)鈱?duì)恒星速度對(duì)前進(jìn)方向列式，并認(rèn)定燃?xì)夥较驗(yàn)榉辞斑M(jìn)方向（非待求）：整理后得這是研究火箭飛行速度的基本微分式第十七頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。多級(jí)火箭與質(zhì)量比附：到多級(jí)火箭原理噴出燃?xì)赓|(zhì)量，則主體質(zhì)量減少一定，則lnln若起飛時(shí)燃料噴盡時(shí)即使不考慮重力和阻力，ln多級(jí)火箭在每級(jí)的燃料用完時(shí)該級(jí)箭體亦脫落，稱火箭質(zhì)量比?？商岣呋鸺|(zhì)量比，獲得較大的終極速度。第十八頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。隨堂練習(xí)一假定的方向也待求受合外力重力解法提要負(fù)值表示與反向。應(yīng)用動(dòng)量定理求解平均阻力2、隨堂練習(xí)第十九頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。隨堂練習(xí)二解法提要：質(zhì)點(diǎn)系：地。人車。參考系：系統(tǒng)受合外力為零，動(dòng)量守恒。行進(jìn)至某時(shí)刻系統(tǒng)總動(dòng)量系統(tǒng)初態(tài)總動(dòng)量應(yīng)對(duì)同一參考系注意其中的忽略車地間摩擦全靜開始，人走到了車的另一端。車對(duì)地的位移走！第二十頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。續(xù)練習(xí)二已知全靜開始，車對(duì)地的位移解法提要：質(zhì)點(diǎn)系：地。人車。參考系：系統(tǒng)受合外力為零，動(dòng)量守恒。應(yīng)對(duì)同一參考系注意其中的走到它端定律要求：對(duì)同一參考系計(jì)算系統(tǒng)總動(dòng)量題目信息：人對(duì)車走了問車對(duì)地位移人對(duì)車的動(dòng)量人對(duì)地的動(dòng)量需將代回?fù)Q算對(duì)車速度為對(duì)軸沿軸負(fù)方向位移。第二十一頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。隨堂練習(xí)三衰變末態(tài)總動(dòng)量初態(tài)總動(dòng)量反向解法提要其它外力，原子系統(tǒng)動(dòng)量守恒。衰變過程可忽略第二十二頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。隨堂小議質(zhì)量為m，速度為v的小球，水平地射向一墻壁，后被反向彈回，速度不變，則小球的動(dòng)量變化隨堂小議（請(qǐng)點(diǎn)擊你要選擇的項(xiàng)目）（2）為零，因?yàn)樗俣?、質(zhì)量均沒變。（1）為-2mv，因?yàn)樗俣确较蜃兞耍唤Y(jié)束選擇第二十三頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。選項(xiàng)1鏈接答案質(zhì)量為m，速度為v的小球，水平地射向一墻壁，后被反向彈回，速度不變，則小球的動(dòng)量變化隨堂小議（請(qǐng)點(diǎn)擊你要選擇的項(xiàng)目）（2）為零，因?yàn)樗俣?、質(zhì)量均沒變。（1）為-2mv，因?yàn)樗俣确较蜃兞?；結(jié)束選擇第二十四頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。選項(xiàng)2鏈接答案質(zhì)量為m，速度為v的小球，水平地射向一墻壁，后被反向彈回，速度不變，則小球的動(dòng)量變化隨堂小議（請(qǐng)點(diǎn)擊你要選擇的項(xiàng)目）（2）為零，因?yàn)樗俣?、質(zhì)量均沒變。（1）為-2mv，因?yàn)樗俣确较蜃兞?；結(jié)束選擇第二十五頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。第三節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用2-3Newton’slawofmotionanditsapplication牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律Newton'sfirstlawofmotion若物體不受外力作用，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變()。a

=0Newton'sthirdlawofmotion兩物體間的相互作用力總是等值反向，且在同一直線上。牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律1–22–1Newton'ssecondlawofmotion物體所獲得的加速度的大小與物體所受的a加速度的方向與合外力的方向相同。合外力的大小成正比，與物體的質(zhì)量成反比，牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律a定律表達(dá)式aNewton'slawofmotionanditsapplication牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用第二十六頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。應(yīng)用：牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律時(shí)應(yīng)注意理解并掌握一些基本方法牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律說明了力是產(chǎn)生加速度的原因一、（a=F/m)，注意1.這個(gè)力是合外力，內(nèi)力不能產(chǎn)生加速度；2.力與加速度是瞬時(shí)關(guān)系，某時(shí)刻有力，該時(shí)刻就一定有加速度。3.力與加速度是矢量關(guān)系，有對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)投影式，,例如直角坐標(biāo)投影式xax自然坐標(biāo)投影式y(tǒng)ayzazτaτnan,,第二十七頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。動(dòng)力學(xué)兩類問題求已知或及時(shí)的和例如二、牛頓運(yùn)動(dòng)定律將質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)一步與力聯(lián)系起來，屬動(dòng)力學(xué)問題。質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)中也有兩類基本問題已知質(zhì)量為的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程所受合外力第一類質(zhì)量為的質(zhì)點(diǎn)受力情況及初始條件質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第二類求導(dǎo)一般方法積分按具體情況分離變量求積求得第二十八頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。隨堂練習(xí)一已知平面上運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量sincos為常數(shù)練習(xí)一三、常用的分析方法與步驟定對(duì)象看運(yùn)動(dòng)查受力列方程四、隨堂練習(xí)sinsincoscossincos作用于質(zhì)點(diǎn)的力解法提要sincos第二十九頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。續(xù)練習(xí)一已知平面上運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量sincos為常數(shù)練習(xí)一三、常用的分析方法與步驟定對(duì)象看運(yùn)動(dòng)查受力列方程四、隨堂練習(xí)sinsincoscossincos作用于質(zhì)點(diǎn)的力解法提要sincosF

恒與

r

反向勻角速橢圓運(yùn)動(dòng)結(jié)果圖示cossin第三十頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。隨堂練習(xí)二練習(xí)二已知停機(jī)時(shí)船速阻力船還能走多遠(yuǎn)？停機(jī)后船沿X正向運(yùn)動(dòng)，阻力與船速方向相反。關(guān)鍵是要找到船速與位置的關(guān)系，解法提要第三十一頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十八分。隨堂練習(xí)三需要將速度是時(shí)間的函數(shù)轉(zhuǎn)換成速度是坐標(biāo)的函數(shù)去求解d(0.5

v

)dxdvdtdxdtdvdxvdvdxd(2.5+

0.5

v

)dx即d(2.5+

0.5

v

)dxd(2.5+

0.5

v

)dxx02510積分得x102×ln(2.5+0.5v2)2510179(m)解法提要dvdt設(shè)列車質(zhì)量為總則總阻力dvdt單位質(zhì)量受總阻力總v=25m/s；關(guān)電門時(shí)x=0，00v=10m/s