第三章动量守恒定律和能量守恒定律ppt课件.ppt

第三章动量守恒定律和能量守恒定律 冲量 动量 质点动量定理 2 质点动量 1 力的冲量 3 质点动量定理 在给定的时间间隔内 合外力作用在质点上的冲量 等于质点在此时间内动量的增量 积分形式 4 分量式 二维坐标系 说明 1 质点动量增量决定于合外力的冲量 2 冲量的方向与动量增量方向相同 而不一定与动量方向相同 二 质点系的动量定理 作用于质点系的合外力的冲量 等于系统动量的增量 1 积分形式 或 表示系统所有质点的未动量之和 表示系统所有质点的初动量之和 2 微分形式 或 其中 3 2动量守恒定律 1 当质点系所受的合外力等于零时 系统的总动量将保持不变 2 分量式 3 若质点系在某个方向上所受的合外力等于零 则该方向上分动量守恒 3 几点说明 1 动量定理及动量守恒定律只适用于惯性参照系 2 动量守恒定律中系统动量守恒是指系统内各物体动量的矢量和不变 而不是指某个质点的动量不变 4 在实际问题中 当外力 内力时 且作用时间很短 如碰撞 爆炸 可以忽略外力的冲量 认为系统动量守恒 5 在牛顿力学理论中 动量守恒定律是由牛顿定律推得 但动量守恒定律是比牛顿定律更普遍 更基本的定律 它在宏观和微观领域 在低速和高速范围均适用 3 2动能定理 一 功 力对质点所作的功等于力和位移的标积 1 微分形式 2 积分形式 3 合外力对质点作的功 等于每个分力所作功的代数和 4 功率 即时功率 二 动能定理 1 质点动能定理 合外力对质点作的功 等于质点动能的增量 2 质点系动能定理 作用于质点系的外力所作之功 等于该质点系的动能增量 其中 质点系动能定理的另一种表述 3 关于对动能定理的理解 4 动能定理只适用于惯性系 并且作功和动能的计算依赖于惯性系的选取 3 系统内力作功 能改变系统的总动能 但不能改变系统的总动量 2 动能定理指出外力作功等质点动能的增量 表明做作是能量变化的量度 1 功是力对空间的累积作用 与物体的位移相联系 称过程量 动能与速度有关 决定于物体的运动状态 是运动状态的函数 称状态量 3 4保守力与非保守力势能 一 万有引力 重力 弹性力作功的特点 万有引力作功 2 重力作功 3 弹性力作功 概括 万有引力 重力 弹性力作功的特点是它们所作的功只与起始位置和终了位置有关 而与路径 或过程 无关 二 保守力与非保守力 1 保守力与非保守力 这种作功只与始 末位置有关 而与路径无关的力称为保守力 作功与路径有关的力称为非保守力 如 摩擦力 2 保守力做功的特点 物体沿闭合路径运动一周时 保守力对它作的功等于零 问题 如何用数学形式表达保守力做功的特点 三 势能 1 势能 与物体位置有关的能量称为物体的势能 用符号表示 重力势能 引力势能 弹性势能 2 保守力作功与势能的关系 保守力作功等于物体势能增量的负值 在一维情况时 3 关于对势能的理解 3 势能是系统的 由于势能是系统内部物体之间具有保守力作用而产生的 因而它属于系统 2 势能具有相对性 势能的值与零势点选取有关 1 由于势能是坐标的函数 只与位置有关 所以势能是状态的函数 状态量 3 5功能原理机械能守恒定律 机械能 动能和势能统称为机械能 用E表示 二 机械能守恒定律 当作用于质点系的外力和非保守内力不作功时 质点系的总机械能是守恒的 或 在只有保守内力作功情况下 质点系的总机械能保持不变 或 三 关于机械能守恒定律的理解 3 不究过程细节而能对系统的状态下结论 这是包括机械能守恒定律在内的各个守恒定律的特点和优点 1 机械能守恒是指质点系内动能和势能之和的总量保持不变 而各质点的机械能之间 或动能与势能之间是可以相互转换的 这种转换是通过保守内力的做功来实现 2 机械能守恒定律的条件 质点系的外力和非保守内力不作功 或只有保守内力作功 四 宇宙速度 1 人造地球卫星第一宇宙速度 2 人造行星第二宇宙速度 3 飞出太阳系第三宇宙速度 3 6完全弹性碰撞完全非弹性碰撞 完全弹性碰撞 两物体碰撞前后动量 动能都守恒 讨论 且 且 二 完全非弹性碰撞 两物体碰撞后以相同速度运动 3 7能量守恒定律对于一个与自然界无任何联