武汉理工大学大学物理课件第三讲ppt.ppt

为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律力学中的守恒定律力学中的守恒定律为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能英国物理学家英国物理学家,经典物理经典物理学的奠基人学的奠基人.他对力学、光学、他对力学、光学、热学、天文学和数学等学科都热学、天文学和数学等学科都有重大发现有重大发现,其代表作自然其代表作自然哲学的数学原理是力学的经哲学的数学原理是力学的经典著作典著作.牛顿是近代自然科学牛顿是近代自然科学奠基时期具有集前人之大成的奠基时期具有集前人之大成的贡献的伟大科学家贡献的伟大科学家.牛顿牛顿 Issac Newton （16431727）伟大的科学家伟大的科学家-牛顿牛顿为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 任何物体都要保持其静止或匀速直线运任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止.一一 牛顿第一定律牛顿第一定律二二 牛顿第二定律牛顿第二定律 牛顿运动定律牛顿运动定律 两个物体之间作用力两个物体之间作用力 和反作和反作用力用力 ,沿同一直线沿同一直线,大小相等大小相等,方向相反方向相反,分别作用分别作用 在两个物体上在两个物体上.三三 牛顿第三定律牛顿第三定律为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 惯性参考系：惯性参考系：（在研究地面上物体的运动时，地球可近似在研究地面上物体的运动时，地球可近似地看成是惯性参考系地看成是惯性参考系.）定义：定义：适用牛顿运动定律的参考系叫做适用牛顿运动定律的参考系叫做惯性参考系；（惯性参考系；（凡相对于惯性系作凡相对于惯性系作匀速直线匀速直线运动运动的一切参考系都是惯性系的一切参考系都是惯性系.）反之，叫做反之，叫做非惯性参考系非惯性参考系.惯性参考系惯性参考系为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能相互作用在时间上的持续相互作用在时间上的持续力的时间累积力的时间累积冲量冲量：力的时间累积力的时间累积动量动量：动力学状态量动力学状态量力的时间累积会导致质点动力学状态改变力的时间累积会导致质点动力学状态改变 持续作用持续作用定量关系定量关系状态变化状态变化寻找：寻找：动量、冲量动量、冲量 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.质点的动量定理质点的动量定理质点所受合力的冲量等于质点动量的增量质点所受合力的冲量等于质点动量的增量prDFIr=21dtttr2.质点系的动量定理质点系的动量定理质点系所受外力矢量和的冲量等于质点系动量的增量。质点系所受外力矢量和的冲量等于质点系动量的增量。分量式分量式：注意注意注意注意：质点系总动量的变化与质点系总动量的变化与内力的冲量无关。内力的冲量无关。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3.3.3.3.动量守恒定律动量守恒定律动量守恒定律动量守恒定律当质点系所受外力的矢量和当质点系所受外力的矢量和 时，质点系动量时，质点系动量的时间变化率为零的时间变化率为零 。即当质点系所受外力矢量和为即当质点系所受外力矢量和为零时，质点系的总动量不随时间变化。零时，质点系的总动量不随时间变化。(2)当当 时时 ，系统总动量不守恒，但，系统总动量不守恒，但(3)若系统若系统内力内力内力内力外力外力外力外力，可以应用动量守恒定律处理问题。，可以应用动量守恒定律处理问题。(1)式中各速度应对同一参考系而言。式中各速度应对同一参考系而言。注意注意：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能QP一、功一、功1.1.恒力的功恒力的功dA 称为元功，功等于质点受的力和它的位移的点积称为元功，功等于质点受的力和它的位移的点积。2.2.变力的功变力的功 记作记作位移无限小时位移无限小时：功和功率功和功率解析式解析式：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能二、功二、功 率率 力在单位时间内所作的功力在单位时间内所作的功功率的另一种形式：功率的另一种形式：公式为：公式为：单位：（在国际单位制中）单位：（在国际单位制中）功的单位是功的单位是J(焦耳，简称焦焦耳，简称焦)1 J=1 N m 功率的单位：功率的单位：J s 1 (焦耳焦耳/秒秒),或称为：或称为：W(瓦特瓦特,简称瓦简称瓦)为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能动能定理：动能定理：作用于质点的合力所作的功，等于质点作用于质点的合力所作的功，等于质点 动能的增量。动能的增量。，表示合力，表示合力 对质点作正功，对质点作正功，质点的动能增大；，质点的动能增大；，表示合力，表示合力 对质点作负功，对质点作负功，质点的动能减小；，质点的动能减小；所以说，所以说，功是质点能量改变的量度。功是质点能量改变的量度。动能定理动能定理为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1 1）万有引力作功万有引力作功以以 为参考系，为参考系，的位置矢量为的位置矢量为 .一一 万有引力、重力、弹性力作功的特点万有引力、重力、弹性力作功的特点 对对 的万有引力为的万有引力为由由 点移动到点移动到 点时点时 作功为作功为 保守力的功与势能保守力的功与势能物体沿物体沿闭合闭合路径运动路径运动 一周时一周时,力对它所作的功等于零力对它所作的功等于零.为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能AB2）重力作功重力作功为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3）弹性力作功弹性力作功为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 保守力保守力:力所作的功与路径无关力所作的功与路径无关，仅决定于相，仅决定于相互作用质点的互作用质点的始末始末相对相对位置位置.二二 保守力和非保守力保守力和非保守力重力功重力功弹力功弹力功引力功引力功物体沿物体沿闭合闭合路径运动路径运动 一周时一周时,保守力对它所作的功等于零保守力对它所作的功等于零.非保守力非保守力:力所作的功与路径有关力所作的功与路径有关.（例如（例如摩擦摩擦力）力）为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能三三 势能势能 势能势能 与物体间相互作用及相对位置有关的能量与物体间相互作用及相对位置有关的能量.保守力的功保守力的功弹性弹性势能势能引力引力势能势能重力重力势能势能弹力弹力功功引力引力功功重力重力功功保守力作功等于势能增量的负值保守力作功等于势能增量的负值为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能质点系：质点系：由相互作用着的两个及两个以上质点组成的系统。由相互作用着的两个及两个以上质点组成的系统。质点系以外的物体对系内各质点的作用力称为外力，质点质点系以外的物体对系内各质点的作用力称为外力，质点系内各质点间的相互作用力称为内力。系内各质点间的相互作用力称为内力。质点系为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能质点系的动能定理质点系的动能定理 外力作功与内力作功代数和，等于质点系总动能外力作功与内力作功代数和，等于质点系总动能的增量。的增量。注意：注意：内力能改变系统的总动能，但不能改变系统的内力能改变系统的总动能，但不能改变系统的总动量。总动量。因为内力总是成对出现，而一对作用力反作用力因为内力总是成对出现，而一对作用力反作用力的冲量为零，因而内力不能改变系统的动量。但是由的冲量为零，因而内力不能改变系统的动量。但是由于质点系内各质点间可以有相对位移，内力的功不一于质点系内各质点间可以有相对位移，内力的功不一定为零，所以内力作功可以改变质点系的总动能。定为零，所以内力作功可以改变质点系的总动能。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能外力与非保守内力作功之和，等于系统机械能的增量。外力与非保守内力作功之和，等于系统机械能的增量。注意：注意：1.注意与动能定理的区别：注意与动能定理的区别：动能定理动能定理给出的是给出的是动能动能的的改变与功的关系，应计算包括保守力在内的所有力的改变与功的关系，应计算包括保守力在内的所有力的功；功；功能原理功能原理给出的是给出的是机械能机械能的改变与功的关系，它，的改变与功的关系，它，只须计算保守内力之外的其它力的功。只须计算保守内力之外的其它力的功。2.功能定理也只适用于惯性系。功能定理也只适用于惯性系。机械能机械能:物体系的动能与势能之和。物体系的动能与势能之和。功能原理功能原理（机械能原理（机械能原理)为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 对于一个系统，当合外力的功与内部非保守力的功对于一个系统，当合外力的功与内部非保守力的功为为0时，系统的机械能守恒。时，系统的机械能守恒。则则注意：注意：只有保守力作功时，系统的动能与势能可以相互转换，只有保守力作功时，系统的动能与势能可以相互转换，且转换的量值一定相等，即动能增加的量等于势能减且转换的量值一定相等，即动能增加的量等于势能减少的量，或势能增加量等于动能减少的量。少的量，或势能增加量等于动能减少的量。机械能守恒定律机械能守恒定律若若 =0为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 质点系的机械能和机械能守恒定律也适用于包含有质点系的机械能和机械能守恒定律也适用于包含有定轴转动刚体定轴转动刚体的系统。的系统。机械能守恒定律只是普遍的能量转化和守恒定律机械能守恒定律只是普遍的能量转化和守恒定律的特殊形式。各种形式的能量是可以相互转换的，但的特殊形式。各种形式的能量是可以相互转换的，但是不论如何转换，能量既不能产生，也不能消灭，只是不论如何转换，能量既不能产生，也不能消灭，只能从一种形式转换成另一种形式，这一结论叫做能从一种形式转换成另一种形式，这一结论叫做能量能量守恒定律守恒定律。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 如图的系统，物体如图的系统，物体 A，B 置于光滑的桌面上，置于光滑的桌面上，物体物体 A 和和 C,B 和和 D 之间摩擦因数均不为零，首之间摩擦因数均不为零，首先用外力沿水平方向相向推压先用外力沿水平方向相向推压 A 和和 B，使弹簧压使弹簧压缩，后拆除外力，缩，后拆除外力，则则 A 和和 B 弹开过程中，弹开过程中，对对 A、B、C、D 组成的系统组成的系统 讨论讨论（A）动量守恒，机械能守恒）动量守恒，机械能守恒 .（B）动量不守恒，机械能守恒）动量不守恒，机械能守恒.（C）动量不守恒，机械能不守恒）动量不守恒，机械能不守恒.（D）动量守恒，机械能不一定守恒）动量守恒，机械能不一定守恒.DBCADBCA