第四章 动量 动量守恒定律优秀PPT.ppt

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1、第四章 动量 动量守恒定律第一页，本课件共有22页讨论讨论潜艇潜艇运动情况：运动情况：类似处理：类似处理：跳伞运动员下落，跳伞运动员下落，有阻力的抛体运动有阻力的抛体运动,小球小球在粘滞流体中下落在粘滞流体中下落.极限速率极限速率（收尾速率）（收尾速率）第二页，本课件共有22页例例2(P2(P6868 例例3):3):原因原因:M相对地面作非匀速运动相对地面作非匀速运动,因此不是惯因此不是惯 性系性系,不能在不能在M系中用牛顿定律列方程。系中用牛顿定律列方程。不对不对!Mm已知已知:求：求：m对对M的正压力的正压力N 对对 的加速度的加速度解：解：以以M为参考系为参考系：xymgN第三页，本课

2、件共有22页正确的解法正确的解法:以以地面为参考系地面为参考系,列列 M 的运动方程：的运动方程：MQxMgy受力情况如图：受力情况如图：第四页，本课件共有22页以以地面为参考系地面为参考系,列列 m 的运动方程：的运动方程：以以地面为参考系地面为参考系列列m的方程：的方程：yxmgN第五页，本课件共有22页由（由（1 1）、（）、（3 3）、（）、（4 4）解得）解得：yxmgN注意：注意：做题时先画受力图，初略判断加速度做题时先画受力图，初略判断加速度 的方向。的方向。第六页，本课件共有22页例例3 3（P P8484 4.5 4.5）：）：已知：已知：质量均匀的绳在水平面内转动；质量均匀

3、的绳在水平面内转动；求：求：张力张力忽略重力忽略重力绳内部相邻两绳内部相邻两部分相互作用力部分相互作用力思考：思考：1.1.绳上张力是否处处相等？绳上张力是否处处相等？均不满足均不满足,因因此：此：第七页，本课件共有22页水平面内法向运动方程：水平面内法向运动方程：设法将设法将 内力内力外力外力暴露暴露受力分析：受力分析：思考：思考：2.2.如何求系统内力？如何求系统内力？解：解：在绳上取微元在绳上取微元 rr+dr第八页，本课件共有22页如何确定积分限？如何确定积分限？边界条件边界条件:第九页，本课件共有22页解：解：受力图和坐标系如下：受力图和坐标系如下：对对不不对对？(1)(1)(2)(

4、2)。(3)(3)(4)(4)求求:已知已知:例例1(P1(P8585 4.7):4.7):第三节第三节 动量定理动量定理第十页，本课件共有22页物体可能飞离桌面。物体可能飞离桌面。正确的解法正确的解法:不全对不全对!何时飞离？何时飞离？(1)(1)第十一页，本课件共有22页静摩擦力达到最大值以前与正压静摩擦力达到最大值以前与正压力无关。力无关。？不全对不全对!不全对不全对!正确的解法：正确的解法：正确的解法：正确的解法：物体何时开始运动？物体何时开始运动？(2)(2)？(3)(3)第十二页，本课件共有22页对对!1.1.通过本题体会存在变力通过本题体会存在变力(随随t变化变化)作用时动量作用

5、时动量 定理定理的的应用。应用。注意注意:2.2.若若F在不同时间段变化规律不同，应分段积分。在不同时间段变化规律不同，应分段积分。？(4)(4)第十三页，本课件共有22页火箭速度为火箭速度为排出的燃气速度为排出的燃气速度为t+dt时刻：时刻：排出的燃气质量为排出的燃气质量为火箭质量为火箭质量为解解:火箭和燃气组成一个系统。火箭和燃气组成一个系统。火火箭箭的的运运动动:火火箭箭依依靠靠排排出出其其内内部部燃燃烧烧室室中中产产生生的的气气体体来来获获得得向向前前的的推推力力。设设火火箭箭发发射射时时的的质质量量为为m0 0，速速率率为为v0 0，燃燃料料烧烧尽尽时时的的质质量量为为m，气气体体相

6、相对对于于火火箭箭排排出出的的速速率率为为ve e。不不计计空气阻力，求火箭所能达到的最大速率。空气阻力，求火箭所能达到的最大速率。例例2(P2(P7878 例例2):2):t时刻：时刻：系统总质量为系统总质量为系统总动量为系统总动量为第十四页，本课件共有22页t+dt时刻系统的总动量为：时刻系统的总动量为：时间内系统的动量增量为：时间内系统的动量增量为：设设t=0=0是开始发射，是开始发射，时刻燃料烧尽时刻燃料烧尽,对上式对上式两边积分得：两边积分得：取向上为正取向上为正,得：得：火箭竖直向上运动时，忽略空气阻力，外力为重力火箭竖直向上运动时，忽略空气阻力，外力为重力。由质点系动量定理得：。

7、由质点系动量定理得：第十五页，本课件共有22页火箭水平飞行时：火箭水平飞行时：多级火箭：多级火箭：用增大喷气速度和增大质量比的方法可以提高火用增大喷气速度和增大质量比的方法可以提高火箭末速度。箭末速度。设：设：第十六页，本课件共有22页Mm高能物理可以用探测高能物理可以用探测器得到粒子径迹器得到粒子径迹 粒子散射中，质量为粒子散射中，质量为m的的 粒子与质量为粒子与质量为M的静止的静止氧原子核发生氧原子核发生“碰撞碰撞”。实验测出。实验测出“碰撞碰撞”后，后，粒粒子沿与入射方向成子沿与入射方向成 =72 角方向运动，而氧原子核沿角方向运动，而氧原子核沿与与 粒子入射方向成粒子入射方向成 =41

8、 角反冲，如图示，求角反冲，如图示，求“碰碰撞撞”前后前后 粒子速率之比。粒子速率之比。例题例题1(P1(P8181 例例1 1）：）：第四节第四节第四节第四节 动量守恒定律动量守恒定律动量守恒定律动量守恒定律第十七页，本课件共有22页由动量守恒定律得由动量守恒定律得解得解得“碰撞碰撞”前后，前后，粒子速率之比为粒子速率之比为直角坐标系中直角坐标系中xy第十八页，本课件共有22页分析运动过程分析运动过程:当当 自由下落自由下落 距离，绳被拉紧距离，绳被拉紧的的瞬间，瞬间，和和 获得相同的运动速率获得相同的运动速率,此后此后 向下减速运动，向下减速运动，向上向上减速减速运动。运动。分两个阶段求解

9、分两个阶段求解一一绳绳跨跨过过一一定定滑滑轮轮，两两端端分分别别系系有有质质量量 及及 的的物物体体，且且 。最最初初 静静止止在在桌桌上上，抬抬高高 使使绳绳处处于于松松弛弛状状态态。当当 自自由由下下落落距距离离 后后，绳绳才才被被拉拉紧紧，求求此此时时两两物物体体的的速速率率 和和 所所能能上上升升的的最最大大高高度度（不不计计滑滑轮轮和和绳的质量、轴承摩擦及绳的伸长）。绳的质量、轴承摩擦及绳的伸长）。v例题例题2(P2(P8585 4.8):4.8):第十九页，本课件共有22页思思路路：绳绳拉拉紧紧时时冲冲力力很很大大，轮轮轴轴反反作作用用力力 不不能能忽忽略略 ，系系统统动动量量不不守守恒恒，应分别对它们用动量定理。应分别对它们用动量定理。+设绳平均冲力大小为设绳平均冲力大小为 ,向上为正方向。向上为正方向。解：解：+第一阶段：第一阶段：绳拉紧，求共同速率绳拉紧，求共同速率v第二十页，本课件共有22页忽略重力，则有忽略重力，则有+类似问题类似问题:第二十一页，本课件共有22页第二阶段：第二阶段：求求M运动的最大高度运动的最大高度解得解得:与与 有大小相等，方向相反的加速度有大小相等，方向相反的加速度 设绳拉力为设绳拉力为思路：思路：上升的最大高度为上升的最大高度为:由牛顿运动定律由牛顿运动定律+，画出，画出 与与 的受力图的受力图:m+第二十二页，本课件共有22页