完全弹性碰撞-完全非弹性碰撞能量守恒定律质心-质(共25张PPT)

3-7完全弹性碰撞完全非弹性碰撞3-8能量守恒定律3-9质心质心运动定律大学物理学电子课件武警学院教学课件机械能与机械能守恒定律第1页，共25页。复习题1．功和功率是如何定义的？2．什么是动能？质点和质点系的动能定理的内容是什么？3．什么是保守力？什么是非保守力？势能是如何定义的？4．质点系的功能原理的内容是什么？5．机械能守恒定律的内容是什么？第2页，共25页。3－7完全弹性碰撞完全非弹性碰撞一、碰撞1、概念两个(两个以上)物体相遇，且相互作用持续一个极短的时间——碰撞2、特点

突发性，持续时间极短作用力峰值极大，动量守恒物体会产生形变第3页，共25页。3、碰撞过程的分析接触阶段：

两球对心接近运动形变产生阶段：两球相互挤压，最后两球速度相同形变恢复阶段：弹性力作用下两球速度不同而分开运动分离阶段：

两球分离，各自以不同的速度运动4、分类完全弹性碰撞：

系统动能守恒非弹性碰撞：

系统动能不守恒完全非弹性碰撞：系统以相同的速度运动第4页，共25页。二、完全弹性碰撞1、碰撞前后速度的变化动量守恒由上面两式可得第5页，共25页。(4)/(3)得碰撞前两球相互趋近的相对速度（v10-v20

）等于碰撞后两球相互分开的相对速度（v2-v1

）2、讨论若m1=m2，则v1=v20，v2=v10若v20=0，m1<<m2，则v1≈-v1，v2=0，m1反弹若m2<<m1，且v20=0，则v1≈v10，v2≈2v10，第6页，共25页。三、完全非弹性碰撞碰撞后速度相同v1=v2=v动量守恒

动能损失第7页，共25页。质心运动定律：作用在系统上的合外力等于系统的总质量与系统质心加速度的乘积。能量守恒定律是自然科学的普遍规律之一由于质量面密度σ为恒量，取微元ds=dxdy的质量为dm=σds=σdxdy泡利治学严谨,善于发现科学理论中的问题。若m1=m2，则v1=v20，v2=v10物理学特别注意守恒量和守恒定律的研究，这是因为：1930年泡利(W.子中微子以钢球和地球为系统，机械能守恒。凡是违反能量守恒定律的过程都是不可能实现的完全弹性碰撞：系统动能守恒非弹性碰撞：系统动能不守恒·宇称不守恒的提出是对传统观念的挑战,曾受到很多人的反对。若m1=m2，则v1=v20，v2=v101930年泡利(W.对于与自然界无任何联系的系统来说，系统内各种形式的能量是可以相互转换的，但是不论任何转换，能量既不能产生，也不能消灭，能量的总和是不变的——能量守恒定律。1．什么是弹性碰撞？什么是非弹性碰撞？它们各有什么特点？3－9质心质心运动定律·如果核A静止,则由动量守恒应有PB+Pe=0·但衰变云室照片表明,B、e的径迹并不在一条直线上。3-8能量守恒定律非弹性碰撞：系统动能不守恒代表质点系质量分布的平均位置，质心可以代表质点系的平动机械能与机械能守恒定律3－9质心质心运动定律自然界一切已经实现的过程都遵守能量守恒定律1)质心和物体的几何中心不同完全非弹性碰撞：系统以相同的速度运动泡利治学严谨,善于发现科学理论中的问题。四、非完全弹性碰撞恢复系数牛顿碰撞定律：碰撞后两球的分离速度v2-v1与碰撞前两球的接近速度v10-v20之比为定值——恢复系数完全非弹性碰撞：e=0，v2=v1完全弹性碰撞：e=1，v2-v1=v10-v20

非完全弹性碰撞：0<e<1第8页，共25页。例1：钢球m=1kg

，l=0.8m，钢块M=5kg。水平位置后将球由静止释放，最低点完全弹性碰撞。求碰撞后钢球升高高度。解：本题分三个过程：第一过程：钢球下落到最低点。以钢球和地球为系统，机械能守恒。以钢球在最低点为重力势能零点第二过程：钢球与钢块作完全弹性碰撞，以钢球和钢块为系统，动能和动量守恒。第9页，共25页。第三过程：钢球上升。以钢球和地球为系统，机械能守恒。以钢球在最低点为重力势能零点。解以上方程，可得代入数据，得第10页，共25页。3－8能量守恒定律对于与自然界无任何联系的系统来说，系统内各种形式的能量是可以相互转换的，但是不论任何转换，能量既不能产生，也不能消灭，能量的总和是不变的——能量守恒定律。一、内容二、说明能量守恒定律同生物进化论、细胞的发现被恩格斯誉为19世纪的三个最伟大的科学发现能量守恒定律是自然科学的普遍规律之一三、重要性自然界一切已经实现的过程都遵守能量守恒定律凡是违反能量守恒定律的过程都是不可能实现的第11页，共25页。四、守恒定律的意义自然界中许多物理量，如动量、角动量、机械能、电荷、质量、宇称、粒子反应中的重子数、轻子数等等，都具有相应的守恒定律。物理学特别注意守恒量和守恒定律的研究，这是因为：第一，从方法论上看：

利用守恒定律可避开过程细节而对系统始、末态下结论（特点、优点）。第二，从适用性来看：

守恒定律适用范围广，宏观、微观、高速、低速均适用(牛顿定律只适用于宏观、低速，但由它导出的动量守恒定律的适用范围远它广泛，迄今为止没发现它不对过)。第12页，共25页。第三，从认识世界来看：

守恒定律是认识世界的有力武器。在新现象研究中，当发现某个守恒定律不成立时，往往作以下考虑：(1)寻找被忽略的因素，从而恢复守恒定律的应用。(2)引入新概念，使守恒定律更普遍化。(3)无法“补救”时，宣布该守恒定律失效。例1、中微子的发现问题的提出:·衰变:核A核B+e·如果核A静止,则由动量守恒应有PB+Pe=0·但衰变云室照片表明,B、e的径迹并不在一条直线上。问题何在?是动量守恒有问题?还是有其它未知粒子参与?物理学家坚信动量守恒。1930年泡利(W.Pauli)提出中微子假说，以解释衰变各种现象。1956年(26年后)终于在实验上直接找到中微子。1962实验上正式确定有两种中微子：电子中微子e子中微子第13页，共25页。例2、杨振宁、李政道:“弱作用下宇称不守恒”荣获1957年NobelPrize·宇称概念1924年提出。宇称守恒定律本质是物理规律的空间反演不变性。·1956年在--问题中发现宇称守恒有问题。杨振宁、李政道经分析，大胆提出了弱相互作用过程中宇称不守恒的假说,并指出可指出可通过某某实验予以检验。·1957年吴健雄等做了这一实验,证实了上述假说。·宇称不守恒的提出是对传统观念的挑战,曾受到很多人的反对。泡利治学严谨,善于发现科学理论中的问题。但他不相信弱作用下宇称会不守恒,1957年初他给别人写信道“我不相信上帝会在弱作用中偏向左手,我敢打一笔很大的赌注”。·1957年吴健雄的实验结果公布后,泡利说:幸亏没有人同我打赌,否则我就破产了,现在我只是损失了一点荣誉,不过不要紧,我的荣誉已经够多了。第14页，共25页。第四，从本质上看：守恒定律揭示了自然界普遍的属性─对称性。每一个守恒定律都相应于一种对称性（变换不变性）：动量守恒——空间平移的对称性；能量守恒——时间平移的对称性；角动量守恒——空间转动的对称性。……第15页，共25页。3－9质心质心运动定律一、质心1、引入第16页，共25页。3－9质心质心运动定律一、质心1、引入第17页，共25页。3－9质心质心运动定律一、质心1、引入水平上抛三角板运动员跳水投掷手榴弹2、质心代表质点系质量分布的平均位置，质心可以代表质点系的平动第18页，共25页。质量离散分布的物体质量连续分布的物体说明：1)质心和物体的几何中心不同2)质心不一定在物体上3)质心和重心是两个不同的概念第19页，共25页。例题：试计算如图所示的面密度为恒量的直角三角形的质心的位置。解：取如图所示的坐标系。由于质量面密度σ为恒量，取微元ds=dxdy的质量为dm=σds=σdxdy所以质心的x坐标为积分可得因而质心的坐标为

第20页，共25页。二、质心运动定律1、系统的动量结论系统内各质点的动量的矢量和等于系统质心的速度与系统质量的乘积第21页，共25页。2、质心运动定理

质心运动定律：作用在系统上的合外力等于系统的总质量与系统质心加速度的乘积。第22页，共25页。小结碰撞完全弹性碰撞：碰撞前后系统动能守恒非弹性碰撞：~