运动的守恒定律之基本内容精品文稿.ppt

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1、运动的守恒定律之基本内容第1页，本讲稿共11页第三章第三章 运动的守恒定律运动的守恒定律基本内容基本内容范例范例3.2 物体从半圆上无摩擦滑下的角度物体从半圆上无摩擦滑下的角度范例范例3.3 对心完全弹性碰撞的速度对心完全弹性碰撞的速度范例范例3.4 对心非弹性碰撞的速度和损失的机械能对心非弹性碰撞的速度和损失的机械能范例范例3.1 保守力的势能和力保守力的势能和力第2页，本讲稿共11页范例范例3.7 二维完全非弹性碰撞的速度和损失的机械能二维完全非弹性碰撞的速度和损失的机械能范例范例3.9 火箭发射的高度，速度和加速度火箭发射的高度，速度和加速度范例范例3.10 我国第一颗人造卫星的椭圆轨道

2、和周期我国第一颗人造卫星的椭圆轨道和周期(动画动画)范例范例3.6 中子与原子核做完全弹性碰撞后损失的动能中子与原子核做完全弹性碰撞后损失的动能*范例范例3.11 宇宙速度和卫星的运动轨迹宇宙速度和卫星的运动轨迹范例范例3.5 悬挂小球与悬挂蹄状物完全非弹性碰撞的张角悬挂小球与悬挂蹄状物完全非弹性碰撞的张角第3页，本讲稿共11页基本内容基本内容1动量和冲量动量和冲量1)恒力的冲量：恒力的冲量：I=F(t2 t1)。1)质点的动量定理：在一段时间间隔内，质点所受的合外力的质点的动量定理：在一段时间间隔内，质点所受的合外力的冲量等于这段时间间隔内质点动量的增量冲量等于这段时间间隔内质点动量的增量(

3、1)动量：质点的质量与速度的乘积动量：质点的质量与速度的乘积p=mv。(2)冲量：力与力作用的时间的乘积。冲量：力与力作用的时间的乘积。2)变力的冲量：变力的冲量：(3)动量定理动量定理2)质点系的动量定理：对于由质点系的动量定理：对于由n个质点组成的力学系个质点组成的力学系统，合外力的冲量等于系统动量的增量统，合外力的冲量等于系统动量的增量平均冲力：平均冲力：力的时间积累效力的时间积累效应就是使质点或应就是使质点或质点系的动量发质点系的动量发生改变。生改变。(4)动量守恒定律：当系统所受的合外力动量守恒定律：当系统所受的合外力为零时，系统的总动量守恒为零时，系统的总动量守恒第4页，本讲稿共1

4、1页2碰撞碰撞(1)完全弹性碰撞：两物体碰撞前后动量和能量守恒的碰撞。完全弹性碰撞：两物体碰撞前后动量和能量守恒的碰撞。质量为质量为m1和和m2的两物体，碰的两物体，碰撞前的速度分别为撞前的速度分别为v10和和v20，碰撞后的速度为碰撞后的速度为(2)完全非弹性碰撞：碰撞后两物体具有共同速度的碰撞。完全非弹性碰撞：碰撞后两物体具有共同速度的碰撞。碰撞后的速碰撞后的速度矢量为度矢量为系统动能的系统动能的增量为增量为如果速度方向在碰撞前后都在如果速度方向在碰撞前后都在一条直线上，则称为对心完全一条直线上，则称为对心完全弹性碰撞。弹性碰撞。(3)非完全弹性碰撞：碰撞后两物体分开，非完全弹性碰撞：碰撞

5、后两物体分开，动量守恒而动能不守恒的碰撞。动量守恒而动能不守恒的碰撞。恢复系恢复系数为数为碰撞后的速碰撞后的速度为度为系统动能的增量系统动能的增量(损损失的动能失的动能)为为第5页，本讲稿共11页3火箭的运动规律火箭的运动规律(2)火箭在地球表面竖直向上发射的速度为火箭在地球表面竖直向上发射的速度为是燃料燃烧的速度是燃料燃烧的速度。(1)火箭在无外力作用的自由空间的速度为火箭在无外力作用的自由空间的速度为u是气体的速率，是气体的速率，v0是火箭的初速是火箭的初速度，度，M0是火箭的初始质量，是火箭的初始质量，M是是火箭运动中的质量。火箭运动中的质量。第6页，本讲稿共11页4功和能功和能2)变力

6、的功：变力的功：(2)动能定理：一力学系统所有外力做的功与所有内力做动能定理：一力学系统所有外力做的功与所有内力做的功的代数和等于系统总动能的功的代数和等于系统总动能T的增量的增量(1)功：力与力方向位移的乘积。功：力与力方向位移的乘积。1)恒力的功：恒力的功：A=Fs。力的空间积累效应就是使物体或物体系的动能发生改变。力的空间积累效应就是使物体或物体系的动能发生改变。(3)保守力：力保守力：力F所做的功只与物体的始所做的功只与物体的始末位置有关，与路径无关末位置有关，与路径无关这种力称为这种力称为保守力。保守力。重力、弹力、引力和静电力等等都是保守力。重力、弹力、引力和静电力等等都是保守力。

7、没有这种性质的力，如摩擦力和磁力等称为非保守力或耗散力没有这种性质的力，如摩擦力和磁力等称为非保守力或耗散力。第7页，本讲稿共11页(4)势能：作用在物体上的保守力使物体从势能：作用在物体上的保守力使物体从a点运动到点运动到b点，保守点，保守力所做的功等于力所做的功等于a、b两点物体势能两点物体势能V的改变：的改变：1)重力势能：重力势能：V=mgh。2)弹性势能：弹性势能：a点势能的计算式为：点势能的计算式为：3)引力势能：引力势能：(5)功能原理：系统外力的功与系统内非保守内力的功之和功能原理：系统外力的功与系统内非保守内力的功之和等于系统机械能等于系统机械能E的增量的增量A外+A内非=E

8、2-E1。(6)机械能守恒定律：当机械能守恒定律：当A外+A内非=0或者系统只有保守或者系统只有保守力做功，系统的机械能守恒力做功，系统的机械能守恒E=C(恒量恒量)。第8页，本讲稿共11页5角动量和力矩角动量和力矩(2)力矩：力力矩：力F对参考点的力矩定义为对参考点的力矩定义为矢径矢径r与力与力F的矢量积的矢量积M=rF。(3)角动量定理：质点对某参考点的角动量对时间的变化率等角动量定理：质点对某参考点的角动量对时间的变化率等于质点所受的合外力对同一参考点的合力矩。于质点所受的合外力对同一参考点的合力矩。(1)角动量：质点对参考点的角动量定义为矢角动量：质点对参考点的角动量定义为矢径径r与动

9、量与动量mv的矢量积的矢量积L=rmv。1)角动量定理的微分形式：角动量定理的微分形式：2)角动量定理的积分形式：角动量定理的积分形式：(4)角动量守恒定律：当质点或质点系对某参考点所受角动量守恒定律：当质点或质点系对某参考点所受的合外力矩等于零时，质点或质点系对同一参考点的的合外力矩等于零时，质点或质点系对同一参考点的角动量守恒角动量守恒L=C(常矢量常矢量)。第9页，本讲稿共11页6有心力和宇宙速度有心力和宇宙速度1)开普勒第一定律：行星绕太阳运动的轨迹是椭圆，开普勒第一定律：行星绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。太阳位于椭圆的一个焦点上。2)开普勒第二定律：行星对太阳的矢

10、径开普勒第二定律：行星对太阳的矢径在相等时间内扫过的面积相等在相等时间内扫过的面积相等(1)开普勒行星运动三定律开普勒行星运动三定律3)开普勒第三定律：行星公转周期的平方与开普勒第三定律：行星公转周期的平方与它的轨道长半轴的立方成正比它的轨道长半轴的立方成正比(2)有心力：作用于运动质点的力作用有心力：作用于运动质点的力作用线总是通过空间某一固定点的力线总是通过空间某一固定点的力er是径向是径向单位矢量。单位矢量。1)万有引力万有引力M和和m是两质点的质量，是两质点的质量，G为万有引力恒量。为万有引力恒量。2)静电力静电力Q和和q是两点电荷的电量，是两点电荷的电量，k=9109Nm2/C2，称

11、为静电力恒量，称为静电力恒量。xyOC第10页，本讲稿共11页(3)宇宙速度宇宙速度当物体在较高的圆周轨道上做圆周运动时，其速度小当物体在较高的圆周轨道上做圆周运动时，其速度小于第一宇宙速度，但是，物体在地球表面的速度必须于第一宇宙速度，但是，物体在地球表面的速度必须大于第一宇宙速度才能运动到较高的轨道上去。大于第一宇宙速度才能运动到较高的轨道上去。1)第一宇宙速度：物体环绕地球表面第一宇宙速度：物体环绕地球表面做圆周运动的速度做圆周运动的速度(环绕速度环绕速度)2)第二宇宙速度：物体脱离地球的吸引第二宇宙速度：物体脱离地球的吸引所需要的最小速度所需要的最小速度(逃逸速度逃逸速度)物体离地球越远，其速度就越小，这物体离地球越远，其速度就越小，这就是那个距离的逃逸速度。就是那个距离的逃逸速度。3)第三宇宙速度：物体脱离太阳的吸第三宇宙速度：物体脱离太阳的吸引所需要的最小速度引所需要的最小速度(脱离速度脱离速度)vIII=1.67104m/s。第11页，本讲稿共11页