大学物理(上)李贞姬ch2-1-lzj

引言.机械运动的两种量度,动量以机械运动来量度机械运动,伽利略在研究锤的打击效果时得出打击效果与锤的速度和重量有关,笛卡儿提出用动量mv来度量机械运动,牛顿考虑动量的矢量性后，给出了动量的变化和外力的关系,莱布尼兹在研究落体运动时提出用来度量机械运动量,科里奥利用mv2/2代替mv2,动量和动能都是研究机械运动不可缺少的物理量,动能以机械运动转化为一定量其他形式的运动能力来量度机械运动,第二章运动的守恒量和守恒定律（质点动力学）,力,对时间的积累效果,对空间的积累效果,冲量,功,基本要求（冲量）理解冲量和动量的物理意义，明确两者的区别与联系掌握动量定律和动量守恒定律及其适用条件，并能正确运用和计算一些简单的力学问题掌握弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特征及其所遵循的规律,基本要求（功）确切理解功的概念，会计算变力的功。确切理解能量的概念,明确动能、势能的定义以及功与能的联系和区别。掌握动能定理、功能原理和机械能守恒定律的物理意义和使用条件，并熟练运用。明确保守力的概念，并掌握保守力作功的特点及与势能的关系。,2-1动量定理动量守恒定律,力的时间积累，即冲量,一.冲量（impulse）,恒力(t1t2)：,变力(t1t2)：,x,y,z,O,元冲量,牛顿运动定律,力F的元冲量,二.质点动量定理,对一段有限时间有,（积分形式）,质点动量的增量等于合力对质点作用的冲量,（微分形式）,(1)物理意义：,质点动量的变化依赖于作用力的时间累积过程,(2)矢量性：,冲量的方向与动量的增量方向相同,讨论,(3)动量为状态量，冲量为过程量。,(4),冲量的任何分量等于在它自己方向上的动量分量的增量,动量定理的分量形式,（5）只适用于惯性系，且与惯性系的选择无关。,在力的整个作用时间内，平均力的冲量等于变力的冲量,平均力,(6)平均力,例一篮球质量0.58kg，从2.0m高度下落，到达地面后，以同样,解篮球到达地面的速率,对地平均冲力,相当于40kg重物所受重力!,速率反弹，接触时间仅0.019s.,求对地平均冲力?,硬着陆软着陆,例逆风行舟。俗话说：“好船家会使八面”，有经验的水手能够利用风力逆风前进。试解释其中的道理。,解：用动量定理解释这一现象。,风吹向帆面的速度,风离开帆面的速度,风对船的冲力,P表示质点系在时刻t的动量,（质点系动量定理）,三.质点系动量定理,直角坐标系：,在有限时间内：,(1)只有外力可改变系统的总动量,(2)内力可改变系统内单个质点的动量内部作用复杂,说明,某段时间内，质点系动量的增量，等于作用在质点系上所有外力在同一时间内的冲量的矢量和质点系动量定理,四.质点系动量守恒定律（lawofconservationofmomentum）,当,动量守恒的分量表述,(1)合外力为零，或外力与内力相比小很多；在碰撞、打击、爆炸等相互作用时间极短的过程中，往往可忽略外力。,质点系动量守恒定律,说明,(5)注意相对运动的同时性定律中的速度应是对同一惯性系的速度，动量和应是同一时刻的动量之和。,(2)动量守恒可在某一方向上成立。(矢量性),(3)动量守恒定律适用于惯性系。,(4)动量守恒定律也适用于高速，微观领域。比牛顿定律更普遍的最基本的定律。,一位质量为M的人手里拿着一个质量为m的物体，此人以水平面成角的速度V0向前跳出，达到最高点时，将物体m以相对自己为u的水平速率向后抛出，如图所示，由于抛出物体，此人跳的水平距离增加多少？（假设人可以视为质点）,例,求,解,选人和物体组成的系统为研究对象。人在空中时，质点系水平方向不受外力，故水平方向动量守恒，选取坐标系如图所示。,（M+m）V0cos=MV+m,V=V0cos+mu/(M+m),V=V-V0cos=mu/(M+m),(V0cos-u),m(V-u),设从最高点到落地时间为t，由抛体运动可知：,Vy=V0sin-gt=0即：t=V0sin/g,由于抛出物体此人跳的水平距离增加为x=Vt=muV0sin/(M+m)g,注意：解此题容易犯的错误是：当物体抛出后，物体的速度容易认为是V0cos-u0,M在光滑水平面上，m自由下滑，求M在水平面上运动的距离s=？,m,解,例,新闻背景资料：世界载人航天历史大事回顾发布时间：2003年02月02日11:59中新网2月2日电人类进入太空已逾40载，首次记录层出不穷，现摘选其中若干：1961年4月12日，前苏联宇航员加加林乘东方1号飞船升空，历时108分钟，代表人类首次进入太空。1963年6月16日，前苏联尼-捷列什科娃乘东方6号飞船上天，历时2天又22小时50分，成为世界第一位女宇航员。1965年3月18日，前苏联宇航员列昂诺夫走出上升2号飞船，离船5米，停留12分钟，首次实现人类航天史上的太空行走。前苏联宇航员科马洛夫，1967年4月24日乘联盟1号飞船返回地面时，因降落伞未打开，成为第一位为航天殉难的宇航员。1969年1月1417日，前苏联的联盟4号和5号飞船在太空首次实现交会对接，并交换了宇航员。1969年7月21日，美国宇航员阿姆斯特朗走出阿波罗11号飞船的登月舱，在月面停留21小时又18分钟，成为人类踏上月球第一人。1971年4月9日，前苏联发射世界上第一艘长期停留在太空的礼炮1号空间站。1975年7月1521日，美国的阿波罗号飞船和前苏联的联盟19号飞船在太空联合飞行，成为载人航天的首次国际合作。1981年4月21日，美国成功发射并返回世界上首架航天飞机哥伦比亚号，使可重复使用的天地往返系统梦想成真。1984年2月7日，美国宇航员麦坎德列斯和斯图尔特不拴系绳离开挑战者号航天飞机，成为第一批“人体地球卫星”。1984年7月25日，前苏联萨维茨卡娅离开礼炮7号空间站，成为第一位在太空行走的女宇航员。,1985年7月25日，王赣骏乘挑战者号航天飞机进入太空，成为第一位华裔宇航员。俄罗斯的波利亚科夫，于1994-1995年间在和平号空间站上连续停留438天，成为在太空时间呆得最长的男宇航员；而美国的露西德于1996年在和平号上停留了188天，成为在太空时间呆得最长的女宇航员。1986年2月20日进入轨道的前苏联和平号空间站，至今已在太空中运行了13年，成为寿命最长的空间站。1995年3月218日，奋进号航天飞机在太空中飞行，其上的7位宇航员加上和平号上的6位宇航员，共有13位宇航员同时在太空，成为同时在太空中人数最多的一次。1986年1月28日，挑战者号航天飞机起飞时发生爆炸，7位宇航员全部遇难，成为迄今最大的一次航天灾难。在1995年2月的发现号航天飞机上，美国宇航员科林斯成为第一位航天飞机的女驾驶员。生于1935年的美国宇航员马斯洛雷夫，具有2个学士、3个硕士和1个博士学位，是学位最多的宇航员。航天飞机最长的一次太空飞行，是1996年11月19日起飞、12月7日降落的哥伦比亚号，历时17天15小时53分钟。1995年6月29日，美国亚特兰蒂斯号航天飞机与俄罗斯和平号空间站第一次对接，开始了总计9次的航天飞机与空间站的对接，为建造国际空间站拉开序幕。2003年2月1日，美国哥伦比亚航空飞机发生空难，机上7人全部丧生。2003.10.15:中国首位航天员杨利伟乘神舟5号飞船进入太空,北京时间2005年10月12日9时整，万众瞩目的中国第二艘载人飞船神舟六号搭乘两名航天员在酒泉卫星发射中心中国载人航天发射场由神箭-长征二号F运载火箭发射升空。17日凌晨4时33分，“神舟六号”载人飞船圆满完成了飞行任务顺利返回，为中国航天事业续写了新的辉煌。以下是神舟六号17日返航精彩内容回顾。,我国“嫦娥工程”首席科学家欧阳自远院士昨在汉透露：2007年，我国已发射环月探测卫星。昨晚，欧阳自远应母校中国地质大学（武汉）之邀，给该校师生做了报告。他透露，2007年，我国将发射一颗探测卫星环绕月球旋转一年，以获取月球表面三维影像等；拟定在2012年前后，实行软着陆器在月球软着陆；拟定在2017年前后，把机器人送上月球采样，将样品带回地球研究。欧阳自远称，上述三大步骤将为载人登月积累经验和技术。我国将力争在2025年至2030年期间，实施载人登月。,火箭问题