动量和角动量课件.ppt

关于动量和角动量现在学习的是第1页，共26页定义：物体的质量与速度的乘积叫做物体的动量定义：物体的质量与速度的乘积叫做物体的动量 动量是矢量，大小为动量是矢量，大小为 mv，方向就是速度的方向；，方向就是速度的方向；表征了物体的运动状态表征了物体的运动状态 单位：单位：kgms-1 牛顿第二定律的另外一种表示方法牛顿第二定律的另外一种表示方法 5-1 冲量和动量定理冲量和动量定理现在学习的是第2页，共26页冲量冲量（力的作用对时间的积累，矢量）（力的作用对时间的积累，矢量）单位：单位：Ns 说明说明冲量是表征力持续作用一段时间的累积效应；冲量是表征力持续作用一段时间的累积效应；矢量：矢量：大小和方向；大小和方向；现在学习的是第3页，共26页F为恒力时，为恒力时，在给定的时间间隔内，外力作用在质点上的冲量，等于该质点在在给定的时间间隔内，外力作用在质点上的冲量，等于该质点在此时间内动量的增量此时间内动量的增量动量定理动量定理F作用时间很短时，可用力的平均值来代替。作用时间很短时，可用力的平均值来代替。现在学习的是第4页，共26页说明说明冲量的方向不是与动量的方向相同，而是与动量增量冲量的方向不是与动量的方向相同，而是与动量增量的方向相同的方向相同动量定理说明质点动量的改变是由外力和外力作用时间两动量定理说明质点动量的改变是由外力和外力作用时间两个因素，即冲量决定的个因素，即冲量决定的动量定理的分量式动量定理的分量式应用：应用：利用冲力：增大冲力，减小作用时间利用冲力：增大冲力，减小作用时间冲床冲床 避免冲力：减小冲力，增大作用时间避免冲力：减小冲力，增大作用时间轮船靠岸时的缓冲轮船靠岸时的缓冲 现在学习的是第5页，共26页现在学习的是第6页，共26页例例1、质量为质量为2.5g的乒乓球以的乒乓球以10m/s的速率飞的速率飞来，被板推挡后，又以来，被板推挡后，又以20m/s的速率飞出。设的速率飞出。设两速度在垂直于板面的同一平面内，且它们与两速度在垂直于板面的同一平面内，且它们与板面法线的夹角分别为板面法线的夹角分别为45o和和30o，求：（求：（1）乒）乒乓球得到的冲量；（乓球得到的冲量；（2）若撞击时间为）若撞击时间为0.01s，求板，求板施于球的平均冲力的大小和方向。施于球的平均冲力的大小和方向。45o 30o nv2v145o 30o nv2v1Oxy解：取挡板和球为研究对象，由于作用时解：取挡板和球为研究对象，由于作用时间很短，忽略重力影响。设挡板对球的冲间很短，忽略重力影响。设挡板对球的冲力为力为F则有：则有：现在学习的是第7页，共26页 为为 I 与与x方向的夹角。方向的夹角。现在学习的是第8页，共26页一、质点系一、质点系 N N个质点组成的系统个质点组成的系统-研究对象研究对象内力内力 internal forceinternal force 系统系统内部内部各质点间的相互作用力各质点间的相互作用力质点系质点系 特点：特点：成对出现；大小相等方向相反成对出现；大小相等方向相反结论结论1 1：质点系的内力之和质点系的内力之和为零为零 质质点系内力冲量和为零点系内力冲量和为零质点系中的重要结论之一质点系中的重要结论之一5-2 质点系的动量定理质点系的动量定理现在学习的是第9页，共26页最后最后简写右边简写右边总动量为总动量为：则则，质点系的动量定理为，质点系的动量定理为作用于质点系上的合外作用于质点系上的合外力的冲量等于质点系动力的冲量等于质点系动量的增量量的增量(矢量式矢量式)二二 质点系的动量定理质点系的动量定理方法方法:利用质心运动定律利用质心运动定律现在学习的是第10页，共26页5-3 动量守恒定律动量守恒定律一、内容一、内容当系统所受合外力为零时，即当系统所受合外力为零时，即F外外=0时，系统的动量的增量为零，即系时，系统的动量的增量为零，即系统的总动量保持不变统的总动量保持不变现在学习的是第11页，共26页二、说明二、说明守恒的意义：守恒的意义：动量守恒是指系统的总动量的矢量和不变，而不是指动量守恒是指系统的总动量的矢量和不变，而不是指某一个质点的动量不变。某一个质点的动量不变。守恒的条件：守恒的条件：系统所受的合外力为零。系统所受的合外力为零。内力的作用：内力的作用：不改变系统的总动量，但可以引起系统内动量的不改变系统的总动量，但可以引起系统内动量的变化变化动量是描述状态的动量是描述状态的物理量物理量，而冲量是，而冲量是过程量过程量动量守恒定律动量守恒定律是物理学中最普遍、最基本的定律之一。是物理学中最普遍、最基本的定律之一。解题步骤：解题步骤：1选好系统，分析要研究的物理过程；选好系统，分析要研究的物理过程；2进行受力分析，判断守恒条件；进行受力分析，判断守恒条件；3确定系统的初动量与末动量；确定系统的初动量与末动量；4建立坐标系，列方程求解；建立坐标系，列方程求解；5必要时进行讨论。必要时进行讨论。现在学习的是第12页，共26页 “神州神州”号飞船升空号飞船升空5-4火箭飞行原理火箭飞行原理现在学习的是第13页，共26页火箭体质量为火箭体质量为m m火箭飞行火箭飞行 （rocketrocket）特征特征:火箭体在飞行过程中火箭体在飞行过程中,由于不断地向外喷气由于不断地向外喷气,所以火箭体的质量不断地变化。飞行速度？所以火箭体的质量不断地变化。飞行速度？取取微小微小过程，即过程，即微小微小的时间间隔的时间间隔d d t t速度速度喷出的气体喷出的气体系统：火箭箭体系统：火箭箭体 和和d dt t 间隔内喷出的气体间隔内喷出的气体-喷气速度喷气速度（相对火箭体）相对火箭体）现在学习的是第14页，共26页根据动量守恒定律守列出原理式：根据动量守恒定律守列出原理式：稍加整理为：稍加整理为：火箭体质量为火箭体质量为m m速度速度喷出的气体喷出的气体系统：火箭箭体系统：火箭箭体 和和d dt t 间隔内喷出的气体间隔内喷出的气体现在学习的是第15页，共26页提高火箭速度的途径有二：提高火箭速度的途径有二：第一条是提高火箭喷气速度第一条是提高火箭喷气速度u u第二条是加大火箭质量比第二条是加大火箭质量比对应的措施是：对应的措施是：选优质燃料选优质燃料 采取多级火箭采取多级火箭设火箭的初始质量为设火箭的初始质量为 ，初速度为，初速度为 ，速度为，速度为 时其质量时其质量为为 ，对上式积分得：，对上式积分得：现在学习的是第16页，共26页5-5 角动量和力矩角动量和力矩一、质点的角动量一、质点的角动量:质点的角动量大小质点的角动量大小:质点的角动量方向质点的角动量方向:角动量方向垂直于角动量方向垂直于 与与 组成的平面组成的平面,其指向可用右手螺旋法则确定。其指向可用右手螺旋法则确定。OrpLm r与与p平行时平行时 L=0现在学习的是第17页，共26页MOrF若质点受力 的作用，定义力F对参考点的力矩为印刷印刷书写书写力矩的大小 力矩的方向垂直和确定的平面，且 成右手螺旋关系。现在学习的是第18页，共26页5-6 质点的角动量定理和质点的角动量守恒定律质点的角动量定理和质点的角动量守恒定律质点所受的合外力矩等于它的角动量对时间的变质点所受的合外力矩等于它的角动量对时间的变化率。化率。-角动量定理角动量定理MOrF角动量定理微分形式角动量定理微分形式 角动量定理积分形式角动量定理积分形式 现在学习的是第19页，共26页二、二、角动量定理的分量形式角动量定理的分量形式 对轴的角动量与力矩对轴的角动量与力矩现在学习的是第20页，共26页三、角动量守恒定律三、角动量守恒定律当：当：角动量守恒定律角动量守恒定律注意注意:合力为零合力矩不一定为零合力为零合力矩不一定为零,合力矩为零时合力合力矩为零时合力也不一定为零也不一定为零.动量守恒条件与角动量守恒条件大不一动量守恒条件与角动量守恒条件大不一样样.系统合外力矩为零时，系统角动量守恒系统合外力矩为零时，系统角动量守恒思考思考质点作匀速直线运动时，质点的质点作匀速直线运动时，质点的角动量变化吗？角动量变化吗？现在学习的是第21页，共26页盘状星系盘状星系角动量守恒的结果角动量守恒的结果现在学习的是第22页，共26页5-75-7质点系的角动量定理和角动量质点系的角动量定理和角动量守恒定律守恒定律 1.1.质点系的角动量质点系的角动量概念概念2.2.角动量定理和守恒定律角动量定理和守恒定律所有内力对定点的力矩之和为零所有内力对定点的力矩之和为零质点系内的重要结论质点系内的重要结论一对内力对定点的一对内力对定点的力矩之和为零力矩之和为零现在学习的是第23页，共26页形式上与质点的角动量定理完全相同形式上与质点的角动量定理完全相同内力对定点的力矩之和为零内力对定点的力矩之和为零只有外力矩才能改变系统的总角动量只有外力矩才能改变系统的总角动量质点系角动量守恒定律质点系角动量守恒定律行星绕太阳行星绕太阳运转时角动运转时角动量守恒吗量守恒吗?现在学习的是第24页，共26页比较比较 动量定理动量定理 角动量定理角动量定理形式形式上完全相同，所以记忆上就可上完全相同，所以记忆上就可简化简化。从动量定理变。从动量定理变换到角动量定理，只需将相应的量变换一下，名称上改变换到角动量定理，只需将相应的量变换一下，名称上改变一下。一下。现在学习的是第25页，共26页感谢大家观看27.09.2022现在学习的是第26页，共26页