动量动量守恒定律

1、动量动量守恒定律9/4/20221第1页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律 Between July 16 and July 22, 1994, 23 kilometer-sized fragments of a Comet Shoemaker-Levy(苏梅克-列维9号慧星) impact on Jupiter(木星). Though the energy released in each impact was equivalent to more than 1014 tons of TNT, the fragments had so litt

2、le momentum compared to Jupiter that there was no noticeable effect on the planets orbit. 第2页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二本章主要阐述三个问题：1）牛顿运动三定律及其应用。2）非惯性参照系。3）冲量、冲量定理（质点动量定理），动量、动量守恒定律。第三章 动量、动量守恒定律第3页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律牛顿对自己的成功有着清醒的认识，他在一封信中写道：“如果说我比别人看得更远一点的话，那是因为我站在巨人们的肩膀上。”牛顿

3、长期担任英国皇家学会会长一职，直到去世。牛顿终身未婚，把毕生的精力都贡献给了科学事业，他在临终遗言中有这样一段话：“我不知道世人将如何看待我，但是在我看来，我不过只是在海滨玩耍的孩子，为时而发现一块比平常光滑的石子或美丽的贝壳而感到高兴，但那浩瀚的真理之海洋，却还在我的面前未曾发现呢？”。第4页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律1、牛顿第一定律的重要意义是从力的起源（力是物体间的相互作用）和力的效果（力是改变运动状态的原因）上肯定了力的概念。并说明了一切物体都具有惯性，所以又称为惯性定律。 2、牛顿第一定律是大量直观经验和实验事实的抽象概括，不能

4、用实验直接证明。3、牛顿第一定律只适用于惯性参照系。1、牛顿第一定律 牛顿第一定律的内容可表述如下：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到受其它物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。对于牛顿第一定律应明确以下几点：第5页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律V增大V减小设想V保持不变?伽利略1609年制造的望远镜第6页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律以教堂为参照系，物体A静止，满足牛顿第一定律。以汽车为参照系，物体A运动，不满足牛顿第一定律。Aa牛顿第一定律成立的参照系，称为惯性参照系。牛顿第一定

5、律不成立的参照系，称为非惯性参照系。相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性参照系。 运动的描述具有相对性，仅从运动学角度看，各种参照系是等价的，但进入动力学后，就要将参照系分为惯性参照系和非惯性参照系。第7页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律 地面参考系 : 自转加速度 a 3.4 cm/s2 太阳参考系 : 绕银河系加速度 a 3 10-8 cm/s2星系参考系太阳参考系地球参考系(近似惯性系)通常选地球或太阳为惯性系第8页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律牛顿第二定律的内容可表述如下：质点所受

6、的合外力正比于相对于惯性系的加速度。注意： 牛顿第二定律仅适用于惯性参照系； 牛顿第二定律是力的瞬时作用规律； 牛顿第二定律的表达式是矢量式； 当质点以接近光速运动时，m为变量， 不成立，但 仍成立。2、牛顿第二定律(定义了)惯性质量 m 物体惯性大小的量度，是个唯象参数(由实验确定)第9页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律牛顿第三定律的内容可表述如下：作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。注意： 作用力与反作用力等值、反向、共线、共性。 作用力与反作用力分别作用在两个物体上，同时产生，同时消失。 牛顿第三定律不包含运动量，适用

7、于任何参照系。3、牛顿第三定律第10页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律自然界中存在四种基本相互作用力。(1) 引力相互作用 引力 长程力 (吸引力) (2) 电磁相互作用 电磁力长程力 ( 吸引力或排斥力) 如：电磁学的静电库仑力 、洛仑兹力 力学中的张力 、拉力 、正压力 、弹性力 、摩擦力 分子间电磁相互作用的集体效应(分子力的宏观表现) 第11页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律摩擦力-相互接触的两个物体，有相对运动或有相对运动趋势时，在接触面就会出现阻碍运动或运动趋势的力，叫做摩擦力。摩擦

8、可分为干摩擦和湿摩擦两类。干摩擦是两个固体表面之间的摩擦，又叫外摩擦。干摩擦可分为静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦。这里仅介绍静摩擦和滑动摩擦。湿摩擦是液体（或气体）内部，或固体和液体（或气体）之间的摩擦，因此又叫粘滞性摩擦或内摩擦。第12页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律 (3) 强相互作用 短程力 10 -15 m 例核力 量子色动力学 (QCD) Quantum Chromo Dynamics (4) 弱相互作用 短程力 10 -17 m 例中子衰变 n p + e - + 弱电统一理论 WeinbergSalamGalshow ( Nobel

9、 Prize 1979 ) S.Weinberg A.Salam S.L.Galshow 第13页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律自然界中存在四种基本相互作用力。力的种类力的强度力程传递媒质万有引力-是存在任何两个物体之间的引力10-34N0 引力子（假设）弱力-是存在于许多基本粒子之间的相互作用力102N10-17m中间玻色子电磁力-是带电体之间的相互作用力。从微观本质看，弹性力、摩擦力、张力等都是物质内部分子间或原子间电磁力的宏观表现。10-9N0 光子强力-是原子核内部的质子、中子等核子之间的相互作用力。104N10-15m胶子第14页，

10、共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律m2 【例题】在倾角为30的光滑斜面上，放一质量m1=8 kg的物体。用一跨过滑轮的轻绳与质量m2=10 kg 的物体相连，如图所示。求两物体运动时的加速度及绳上的张力。第15页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律 【例题】质量为 m的小球在液体中由静止释放，竖直下沉。设液体相对地面静止。液体对小球的浮力为F，粘滞阻力为 是液体的粘滞系数，V为小球的下沉速度。求任意时刻小球的速度。第16页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律

11、 【例题】细绳长R，一端固定于o点，质量为 m 的小球系在绳的另一端，在竖直平面内绕o点作半径为R的圆周运动。已知小球在最底点时的速率为v0 。求在任意位置时，小球的速率和绳中的张力。第17页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律第18页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律 牛顿定律的解题步骤 : 1、运用第三定律对研究对象进行受力分析, 画出各物体受力图 (隔离体法) 2、选取惯性参考系, 建立合适坐标系。 ( 尽量使加速度的方向与坐标轴正向一致 ) 3、根据物体受力图, 运用第二定律列出联立方程 (i

12、) 用几何关系或相对运动找出加速度之间、力之间的关系 (ii) 未知数应与方程数相等 4、解联立方程组，用符号化简后代入数据, 进行数值计算。 ( 原始数据注意单位, 尽量化为 SI 制 ) 5、对结果进行讨论。 ( 分析结果是否合理,有何物理意义 )第19页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二本章主要阐述三个问题：1）牛顿运动三定律及其应用。2）非惯性参照系。3）冲量、冲量定理（质点动量定理），动量、动量守恒定律。第三章 动量、动量守恒定律第20页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律当车的 a = 0 时, 单摆和小球的状态符

13、合牛顿定律当 a0 时在车内观察, 单摆和小球的状态不符合牛顿定律 在有些参考系中牛顿定律成立, 这些参考系称为惯性系 相对惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性系 相对惯性系作加速运动的参考系是非惯性系对于惯性系，我们已经有了牛顿运动三定律；现在的问题在于：在非惯性系中，牛顿运动定律不成立，我们应该如何进行修正与补充？第21页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律 加速平动的非惯性系F 引入惯性力的概念之后，牛顿运动定律在非惯性系中仍然成立，只不过定律中的力应该既包括作用力，又包括惯性力。另外，需要指出的是：惯性力是一个假象的力，既没有施力者，也没有

14、反作用力。惯性力的实质是物体惯性在非惯性系中的反映。第22页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律请注意：不要将惯性离心力与离心力相混淆。离心力是向心力的反作用力，是小球对细绳的拉力，是T的反作用力。m 转动非惯性系第23页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律例质量M、倾角 的斜面体放在光滑的水平面上, 质量 m 的物体置于光滑的斜面上。求斜面体相对地面的加速度和物体相对斜面体的加速度。xyoxyomMmgNmai物体M gNai斜面体第24页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二本章主

15、要阐述三个问题：1）牛顿运动三定律及其应用。2）非惯性参照系。3）冲量、冲量定理（质点动量定理），动量、动量守恒定律。第三章 动量、动量守恒定律第25页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律1、质点动量定理 物体运动状态的变化是和作用在物体上的力以及力的作用时间这两个因素有关。第26页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律注意： 冲量是矢量，其方向为力的方向。对于冲击、碰撞等问题: 冲力F 数值很大,变化很快,作用时间很短 F (t) 很难确定-质点的动量定理（冲量定理）第27页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律若干个质点组成的系统，称为质点组或质点系，或简称系统。质点系外的物体对质点系内的质点的作用力称为外力。质点系内部质点之间的相互作用力称为内力。2、动量守恒定律第28页，共31页，2022年，5月20日，16点22分，星期二第三章 动量、动量守恒定律 矢量性。 只适用于惯性参照系。普适性。动量守恒定律是自然界最基本、最普遍的规律之一， 同样适用于高速或微观物体。 在碰撞和爆炸等过程中，t 很短，系统内力远大于外力，此时，外力可忽略不计，仍可用动量守恒定律。几点说明：第2