动量定理和动量守恒.ppt

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1、第三章第三章 动量守恒定律和动量守恒定律和能量守恒定律能量守恒定律law of conservation momentum and energy教学要求教学要求 一一理解理解动量、冲量概念，动量、冲量概念，掌握掌握动量定动量定理和动量守恒定律理和动量守恒定律 二二掌握掌握功的概念功的概念,能计算变力的功，能计算变力的功，理解理解保守力作功的特点及势能的概念，会计保守力作功的特点及势能的概念，会计算万有引力、重力和弹性力的势能算万有引力、重力和弹性力的势能 三三掌握掌握动能定理、功能原理和机械能守动能定理、功能原理和机械能守恒定律，恒定律，掌握掌握运用动量和能量守恒定律分析力运用动量和能量守恒定

2、律分析力学问题的思想和方法学问题的思想和方法 四四了解了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点，并能处理较简单的特点，并能处理较简单碰撞的问题碰撞的问题力力的的累积累积效应效应对对 积累积累对对 积累积累动量、冲量动量、冲量、动量定理、动量守恒、动量定理、动量守恒动能、功、动能定理、机械能守恒动能、功、动能定理、机械能守恒提纲提纲3-1 质点和质点系的动量定理质点和质点系的动量定理一、冲量一、冲量(impulse)质点的动量定理质点的动量定理描述力对时间的累积效应描述力对时间的累积效应 动量动量 冲量冲量（矢量矢量）掌握掌握 即：在给定时间间隔内，外力作用在质点上的即

3、：在给定时间间隔内，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。冲量，等于质点在此时间内动量的增量。1 1）矢量性）矢量性方向：方向：分量表示分量表示 动量定理动量定理讨论讨论2 2）碰撞、打击瞬间用碰撞、打击瞬间用平均冲力平均冲力概念概念:4 4）适用范围：质点、惯性系。适用范围：质点、惯性系。增大、减小冲力作用：增大、减小冲力作用：如传接篮球、如传接篮球、重锤砸击物件。重锤砸击物件。3 3）动量定理的应用：动量定理的应用：在田径运动会上，投掷手榴弹和在田径运动会上，投掷手榴弹和标枪的运动员，大都是来用助跑的方标枪的运动员，大都是来用助跑的方法，在快速奔跑中把投掷物投掷出。法，在快

4、速奔跑中把投掷物投掷出。这是为了使投掷物在出手以前就有较这是为了使投掷物在出手以前就有较高的运动速度，再加上运动员有力的高的运动速度，再加上运动员有力的投掷动作，投掷物就能飞得更远。投掷动作，投掷物就能飞得更远。（回忆一下运动的合成与分解）。（回忆一下运动的合成与分解）。推铅球时，运动员被限制在固定半径的投掷圈推铅球时，运动员被限制在固定半径的投掷圈内，根本无法通过助跑来提高铅球的初速度。如果内，根本无法通过助跑来提高铅球的初速度。如果站在那儿不动，把处于站在那儿不动，把处于静止状态静止状态的铅球的铅球投掷投掷出去，出去，那是那是投掷不远投掷不远的。的。推铅球时为什么要滑步？推铅球时为什么要滑

5、步？通过这一系列的动作，使铅球在推出前通过这一系列的动作，使铅球在推出前就已具有较大的运动速度。对于优秀的运动就已具有较大的运动速度。对于优秀的运动员来说，滑步推铅球比原地推铅球可员来说，滑步推铅球比原地推铅球可增加约增加约2 2米米的成绩。的成绩。在物理学中我们学过动量定理：在物理学中我们学过动量定理：F t=m v 由此可知，要使铅球在出手前就有较大的由此可知，要使铅球在出手前就有较大的运动速度，必须增加给铅球施加作用力的时间运动速度，必须增加给铅球施加作用力的时间（在作用力不变的情况下）。所以，铅球运动（在作用力不变的情况下）。所以，铅球运动员大都是采用员大都是采用背向滑步的方法背向滑步

6、的方法：先把上身扭转先把上身扭转过来，背向投掷方向，然后摆腿、滑步、前冲，过来，背向投掷方向，然后摆腿、滑步、前冲，再用力推出铅球。再用力推出铅球。解解:1:1）分析题意，选取对象）分析题意，选取对象2 2）建立坐标系）建立坐标系x x 方向：方向：例例1 1一质量为一质量为 0.05kg0.05kg，速率为，速率为 10m10m s s-1-1 钢球，钢球，与钢板法线成与钢板法线成 撞击在钢板上，并以相同撞击在钢板上，并以相同的速率和角度弹回来，设撞击时间为的速率和角度弹回来，设撞击时间为 0.05s,0.05s,求求在此碰撞时间内钢板所受的平均冲力在此碰撞时间内钢板所受的平均冲力.OP P

7、5656例例1 1因此钢球受到的冲力为因此钢球受到的冲力为 根据牛顿第三定律，根据牛顿第三定律，钢板受到的平钢板受到的平均冲力为均冲力为 14.1N14.1N，方向沿，方向沿 x x 轴。轴。y y 方向：方向：O例例2 2 质量为质量为m m的质点作圆锥摆运动，速的质点作圆锥摆运动，速率为率为v v，求质点绕行一周时，绳子张力，求质点绕行一周时，绳子张力给予它的冲量。给予它的冲量。解：根据动量定理，一解：根据动量定理，一周内合力的冲量为零周内合力的冲量为零方向：方向：垂直向上垂直向上 O二、质点系动量定理二、质点系动量定理1 1、两个质点组成的质点系、两个质点组成的质点系质点系质点系 对两质

8、点分别应用对两质点分别应用质点动量定理：质点动量定理：注意注意内力不改变质点系的动量内力不改变质点系的动量记住记住外力矢量和外力矢量和因内力因内力 ，故将两式相加后得：故将两式相加后得：2 2、由由 n n 个质点组成的质点系个质点组成的质点系或或 作用于系统的作用于系统的合外力合外力的冲量等于系统的冲量等于系统动量的增量动量的增量 质点系的动量定理质点系的动量定理内力仅能改变系统内某个物体的内力仅能改变系统内某个物体的动量，但不能改变系统的总动量动量，但不能改变系统的总动量.注意注意只有外力对系统动量的增量有贡献只有外力对系统动量的增量有贡献.掌握掌握3-2 3-2 动量守恒定律动量守恒定律

9、例如：碰撞、打击、爆炸等。例如：碰撞、打击、爆炸等。（3 3）质点系动量定理：质点系动量定理：守守恒恒条条件件（1 1）（2 2）熟练掌握熟练掌握若若例例:不怕重锤击的人不怕重锤击的人杂技演员仰卧在杂技演员仰卧在地，胸口放一重铁板，一大力士高举重铁锤地，胸口放一重铁板，一大力士高举重铁锤用力击铁板，演员安然无恙，原因何在用力击铁板，演员安然无恙，原因何在?解解 设铁板重设铁板重M，铁锤重，铁锤重m，铁锤击铁，铁锤击铁板速度为板速度为v0，弹起的速度为，弹起的速度为v1，铁板获得的，铁板获得的速度为速度为V,Mm,Vv设设 M=200 m,v0=v1=v则则 V=0.01v小小 结结二、基本定理

10、、定律：二、基本定理、定律：一、基本概念一、基本概念恒矢量恒矢量外外掌握掌握掌握掌握思考思考.质量为质量为 20g 20g 的子弹沿的子弹沿 x x 轴正向以轴正向以500m/s500m/s的速度射入一木块后，与木块一起的速度射入一木块后，与木块一起以以50m/s 50m/s 的速度仍沿的速度仍沿 x x 轴正向前进，在轴正向前进，在此过程中木块所受冲量的大小为此过程中木块所受冲量的大小为例例1 1 如图，人从船头走到船尾。求人和船相对岸如图，人从船头走到船尾。求人和船相对岸 移动的距离（假定水的阻力不计）。移动的距离（假定水的阻力不计）。解：解：选取人和船为一系统，建立坐标系选取人和船为一系

11、统，建立坐标系-船对岸船对岸-人对岸人对岸LMm系统动量守恒：系统动量守恒：MxOLMmMxO例例2 质量为质量为 M=2.0 kg 的物体（不考虑体积）的物体（不考虑体积）,用一根长用一根长 l=1.0 m 为的细绳悬挂在天花板上为的细绳悬挂在天花板上,今今有一质量为有一质量为 m=20 g 的子弹以的子弹以v0=600 m/s 的水平的水平速度射穿物体速度射穿物体,刚射出物体时子弹的速度大小刚射出物体时子弹的速度大小 v=30 m/s,设穿透时间极短设穿透时间极短,求求:（1 1）子弹刚穿出时绳中张力的大小。子弹刚穿出时绳中张力的大小。（2 2）子弹在穿透过程中所受的冲量。）子弹在穿透过程

12、中所受的冲量。解解:（1）系统在水平方向上动量守恒）系统在水平方向上动量守恒,设子弹穿设子弹穿出物体时的物体速度为出物体时的物体速度为 v 则则:又又P94P94作业作业：3-8 3-10 3-8 3-10 3-1-2 角动量角动量 角动量守恒定律角动量守恒定律 力力的时间累积效应：的时间累积效应：冲量、动量、动量定理、动量守恒冲量、动量、动量定理、动量守恒 力矩力矩的时间累积效应：的时间累积效应：冲量矩、角动量、角动量定理、角动量冲量矩、角动量、角动量定理、角动量 守恒守恒 力矩力矩 转动定律转动定律 转动惯量转动惯量一、力矩一、力矩的方向由右手法则确定的方向由右手法则确定PO*对转轴对转轴

13、 z 的力矩的力矩 用来描述力对刚体用来描述力对刚体的转动作用的转动作用掌握掌握（1）若若力不在转动平面内力不在转动平面内 只能引起轴的只能引起轴的变形变形,对转动无贡献对转动无贡献。注注:对定轴转动问题对定轴转动问题,如不加说明，所指的力如不加说明，所指的力矩是指力在转动矩是指力在转动平面内的分力平面内的分力对转轴的力矩。对转轴的力矩。讨论讨论O(3(3）几个力同时作用，合力矩为几个力同时作用，合力矩为(2)(2)力矩的方向力矩的方向对于定轴转动可用对于定轴转动可用正、负号正、负号表示。表示。合力矩的大小等于合力矩的大小等于各力矩的代数和。各力矩的代数和。即：即：F1F2F3一、质点的角动量

14、定理和角动量守恒定律一、质点的角动量定理和角动量守恒定律方向方向：右手定则确定右手定则确定1 1、质点的角动量、质点的角动量Oxyz大小大小：1）是矢量、状态量是矢量、状态量BA讨论讨论 掌握掌握2 2）角动量与角动量与参考点参考点的选取有关的选取有关o oo om mm mo om m掌握掌握2 2、质点的角动量定理、质点的角动量定理即即累积效应累积效应:-=2112ttLLdtMvvv03 3、质点的角动量守恒定理、质点的角动量守恒定理守恒条件：守恒条件：(1)(1)(2)(2)熟练掌握熟练掌握例：例：彗星绕太阳作椭圆彗星绕太阳作椭圆轨道运动，太阳位于椭轨道运动，太阳位于椭圆轨道的一个焦点上，圆轨道的一个焦点上，问系统的角动量是否守问系统的角动量是否守恒？近日点与远日点的恒？近日点与远日点的速度谁大？速度谁大？