大学物理惯性动量和牛顿定律ppt课件

1、ch2第二章第二章 动量守恒和质点动力学动量守恒和质点动力学力学力学运动学运动学动力学动力学牛顿牛顿定律定律守恒守恒定律定律动量守恒定律动量守恒定律机械能守恒定律机械能守恒定律角动量守恒定律角动量守恒定律根底位置根底位置普适普适牛顿牛顿(Isaac Newton, 1642(Isaac Newton, 16421727)1727)重要奉献有万有引力定律、经典力学、微重要奉献有万有引力定律、经典力学、微积分和光学。积分和光学。万有引力定律：总结了伽利略和开普勒的万有引力定律：总结了伽利略和开普勒的实际和阅历，用数学方法完美地描画了天实际和阅历，用数学方法完美地描画了天体运动的规律。体运动的规律。

2、牛顿运动三大定律：牛顿运动三大定律：(1687)中含有牛顿运动三条定律和万中含有牛顿运动三条定律和万有引力定律，以及质量、动量、力和加速有引力定律，以及质量、动量、力和加速度等概念。度等概念。光学奉献：牛顿发现色散、色差及牛顿环，光学奉献：牛顿发现色散、色差及牛顿环，他还提出了光的微粒说。他还提出了光的微粒说。反射式望远镜的发明反射式望远镜的发明(1668)英国物理学家、数英国物理学家、数学家、天文学家，学家、天文学家，经典物理学的奠基经典物理学的奠基人。人。“我不知道世人将如何看我，但是，就我本人看来，我好象不过是我不知道世人将如何看我，但是，就我本人看来，我好象不过是一个在海滨玩耍的小孩，

3、不时地为找到一个比通常更光滑的贝壳一个在海滨玩耍的小孩，不时地为找到一个比通常更光滑的贝壳而感到高兴，但是，有待探求的真理的海洋正展如今我的面前。而感到高兴，但是，有待探求的真理的海洋正展如今我的面前。ch22-1 2-1 惯性定律和惯性系惯性定律和惯性系一、牛顿第一定律一、牛顿第一定律(the principle of inertia)自在粒子自在粒子伽利略的理想实验伽利略的理想实验ch2二、几点阐明二、几点阐明1.牛顿第一定律给出了惯性牛顿第一定律给出了惯性(inertia)的概念的概念惯性：物体坚持静止或匀速直线运动形状的特性惯性：物体坚持静止或匀速直线运动形状的特性 2.牛顿第一定律给

4、出了力的作用牛顿第一定律给出了力的作用改动物体的运动形状改动物体的运动形状 3.牛顿第一定律定义了一种特殊的参考系惯性参考系牛顿第一定律定义了一种特殊的参考系惯性参考系根本的惯性系：固定在地面上的参考系根本的惯性系：固定在地面上的参考系 各惯性系之间没有加速运动各惯性系之间没有加速运动惯性和物质的惯性质量成正比惯性和物质的惯性质量成正比ch22-2 2-2 质量质量 动量和动量守恒定律动量和动量守恒定律一、一个理想实验一、一个理想实验-两质点间的相互作用两质点间的相互作用v1v1v2v2四点结论四点结论2121vKv ch2二、惯性质量二、惯性质量mass2121vKv 惯性质量惯性质量vvm

5、m00 0101mmK kg10m千克原器千克原器三、动量三、动量momentum 动量守恒定律动量守恒定律反映质点惯性的大小反映质点惯性的大小1.动量动量22121vmmvKv 1222112211vmvmvmvm vmp 单位：单位：kgm/sch22.动量守恒定律动量守恒定律Conservation of Momentum一系统由两个质点组成，假设这两个质点只遭一系统由两个质点组成，假设这两个质点只遭到它们之间的相互作用孤立系，那么这系到它们之间的相互作用孤立系，那么这系统的总动量坚持恒定，即统的总动量坚持恒定，即 常常量量 21pp3.动量守恒定律的普适性动量守恒定律的普适性中微子的发

6、现中微子的发现1930年，美籍奥地利科学家泡利预言中年，美籍奥地利科学家泡利预言中微子的存在。微子的存在。1956年，美国莱因斯和柯温在实验中直年，美国莱因斯和柯温在实验中直接观测到中微子，莱因斯获接观测到中微子，莱因斯获2019年诺贝年诺贝尔奖。尔奖。沃尔夫冈沃尔夫冈泡利泡利19001958ch2pvpepr选好系统选好系统 电子中微子剩余原子核电子中微子剩余原子核判别守恒条件判别守恒条件确定初末态动量确定初末态动量建立坐标系求解建立坐标系求解讨论讨论例题例题2.1求求衰变中原子核剩余部分的反激动量的大小和衰变中原子核剩余部分的反激动量的大小和方向方向中微子有大量谜团尚未解开。首先它的质量尚

7、未直接测到，中微子有大量谜团尚未解开。首先它的质量尚未直接测到，大小未知；其次，它的反粒子是它本人还是另外一种粒子；大小未知；其次，它的反粒子是它本人还是另外一种粒子；第三，中微子振荡还有两个参数未测到，而这两个参数很第三，中微子振荡还有两个参数未测到，而这两个参数很能够与宇宙中反物质缺失之谜有关；第四，它有没有磁矩；能够与宇宙中反物质缺失之谜有关；第四，它有没有磁矩；等等。因此，中微子成了粒子物理、天体物理、宇宙学、等等。因此，中微子成了粒子物理、天体物理、宇宙学、地球物理的交叉与热点学科。地球物理的交叉与热点学科。ch22-3 2-3 力力 冲量和动量定理冲量和动量定理一、力的定义一、力的

8、定义 牛顿第三定律牛顿第三定律动量守恒动量守恒tptp21 tptp21dddd tvmtpF11121dddd=)( tvmtpF22221dddd)( dtpdF 普通写作普通写作2112FF =1几个根本概念：系统几个根本概念：系统 外界外界 内力内力 外力外力ch2二、力的叠加原理二、力的叠加原理 质点系动量守恒的条件质点系动量守恒的条件1.力的叠加原理力的叠加原理 ijj iiiFFtpdd每个质点每个质点i i所遭到的力所遭到的力FiFi，等于一切其他质，等于一切其他质点点j j对它的作用力对它的作用力FijFij的矢量和，即的矢量和，即 2.质点系动量守恒的条件质点系动量守恒的条

9、件exddFtp 2质点系动量定理的微分方式质点系动量定理的微分方式 iii)FF(FFFexinexinexexF)FF(iiijj i ch20ddex Ftp常量常量 iipp3质点系动量守恒的条件质点系动量守恒的条件三、牛顿第二定律三、牛顿第二定律amdtvdmdtvmddtpdF )(质点的动力学方程质点的动力学方程假设选择的系统只包含一个质点，在非相对论情况假设选择的系统只包含一个质点，在非相对论情况下下ch2四、冲量和动量定理四、冲量和动量定理pddtF 21tt 21pp12pp pddtF 积分方式积分方式微分方式微分方式tFI21ttd 121212ttttpptttFF2

10、1 d动量定理：一段时间内质点动量的增量，等于在动量定理：一段时间内质点动量的增量，等于在此时间间隔内作用在该质点上的冲量。此时间间隔内作用在该质点上的冲量。ch2例题例题2.2火箭运动的根本原理火箭运动的根本原理选好系统选好系统 火箭火箭分析受力，判别守恒条件分析受力，判别守恒条件 忽略重力和空气阻力忽略重力和空气阻力建立坐标系建立坐标系确定初末态动量确定初末态动量 mv求解讨论求解讨论fiifmmuvvvln 理想速度公式理想速度公式ch2“长征长征3号甲火箭全长号甲火箭全长52.52米，米，是三级液体助推火箭，一、二级为是三级液体助推火箭，一、二级为常规燃料，第三级为液氢液氧燃料。常规燃

11、料，第三级为液氢液氧燃料。第三级直径第三级直径3米，推进剂米，推进剂17.6吨。吨。整个起飞分量整个起飞分量240吨，起飞推力吨，起飞推力300吨，同步转移轨道的运载才干吨，同步转移轨道的运载才干26吨，吨，是中国目前高轨道上运载才干最大是中国目前高轨道上运载才干最大的火箭，具有一箭多星和顺应多种的火箭，具有一箭多星和顺应多种轨道卫星发射要求的才干。轨道卫星发射要求的才干。 ch2例题例题2.3重锤从高度重锤从高度h=1.5m处自在下落，与工件碰处自在下落，与工件碰撞后的末速度为零，求平均冲击力与重力的比值撞后的末速度为零，求平均冲击力与重力的比值选好系统选好系统 重锤重锤判别受力判别受力 受

12、重力和工件给的冲击力受重力和工件给的冲击力确定初末态动量确定初末态动量 mv 0建立坐标系求解建立坐标系求解讨论讨论Fmgmv0dtmgF21tt )(gh2mtmgtF gh2t11mgF 本章习题：本章习题：2 1，2，5，9，10，11，14，17，19，23 ch2 关于理想实验关于理想实验理想实验是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理想实验是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理的思想过程和实际研讨的重要方法理的思想过程和实际研讨的重要方法 伽利略的理想实验伽利略的理想实验 爱因斯坦的理想实验爱因斯坦的理想实验同时的相对性同时的相对性伽俐略得到的结论，突破了自亚里士伽俐略得

13、到的结论，突破了自亚里士多德以来多德以来1000多年间关于受力运动的多年间关于受力运动的物体，当外力停顿作用时便归于静止物体，当外力停顿作用时便归于静止的陈旧观念，为近代力学的建立奠定的陈旧观念，为近代力学的建立奠定了根底。了根底。当两道闪电同时下击一条东西方向的铁路轨道时，对于站当两道闪电同时下击一条东西方向的铁路轨道时，对于站在两道闪电正中间的铁道旁边的一个察看者来说，这两道在两道闪电正中间的铁道旁边的一个察看者来说，这两道闪电是同时发生的；但是，对于乘坐一列由东向西以高速闪电是同时发生的；但是，对于乘坐一列由东向西以高速行进的火车中的第二个察看者来说，他看到西方的闪电到行进的火车中的第二

14、个察看者来说，他看到西方的闪电到达他的眼里的时间要早一点。由此可见同时性的相对性。达他的眼里的时间要早一点。由此可见同时性的相对性。 ch2 爱因斯坦的理想实验爱因斯坦的理想实验惯性质量和引力质量的等同性惯性质量和引力质量的等同性在自在下落的升降机里，一个人从口袋中拿出一块手帕在自在下落的升降机里，一个人从口袋中拿出一块手帕和一块表，让它们从手上掉下来，假设没有任何空气阻和一块表，让它们从手上掉下来，假设没有任何空气阻力或摩擦力，那么在他本人看来，这两个物体就停在他力或摩擦力，那么在他本人看来，这两个物体就停在他松开手的地方；但是，在升降机外面的察看者看来，那松开手的地方；但是，在升降机外面的察看者看来，那么发现这两个物体以同样的加速度向地面落下。这个实么发现这两个物体以同样的加速度向地面落下。这个实验揭露了引力质量和惯性质量的相等。验揭露了引力质量和惯性质量的相等。 海森堡的理想实验海森堡的理想实验测不准关系测不准关系海森堡用来推导测不准关系的电子束的单缝衍射实验，海森堡用来