简明大学物理第二版2质点动力学.ppt
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1、2-2-4动量定理动量定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版1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2-2-4动量定理动量定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版2一一动动量量牛顿第二定律的另一种形式牛顿第二定律的另一种形式 动量动量二二冲量冲量质点的动量定理质点的动量定理2-2-4动量定理动量定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版3某方向受到冲量,该方向上
2、动量就增加某方向受到冲量,该方向上动量就增加说明说明 分量表示分量表示 冲量冲量(矢量矢量)动量定理动量定理2-2-4动量定理动量定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版4x 方向平均力方向平均力矢量形式矢量形式2-2-4动量定理动量定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版5 例例2-42-4 体重体重 的运动员跳过的运动员跳过 高的横杆后,垂直落在海绵垫子上,假设人高的横杆后,垂直落在海绵垫子上,假设人与垫子相互作用的时间为与垫子相互作用的时间为 ,试求出运,试求出运动员所受到的平均冲力,若运动员落在地上,动员所受到的平均冲
3、力,若运动员落在地上,作用时间为作用时间为 ,试问运动员受到的平均,试问运动员受到的平均冲力又是多少?冲力又是多少?2-2-4动量定理动量定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版6 补例补例4 一柔软链条长为一柔软链条长为 l,单位长度的质量为单位长度的质量为 ,链条,链条放在有一小孔的桌上,链条放在有一小孔的桌上,链条一端由小孔稍伸下,其余堆一端由小孔稍伸下,其余堆在小孔周围由于某种扰动在小孔周围由于某种扰动,链条因自身重量开始下落链条因自身重量开始下落.m1m2Oyy求链条下落速度求链条下落速度 v 与与 y 之间的关系设各处之间的关系设各处摩擦均不计,且
4、认为链条软得可以自由伸开摩擦均不计,且认为链条软得可以自由伸开2-5动量守恒定律动量守恒定律第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版7质点系质点系一一 质点系的动量定理质点系的动量定理 对两质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:2-5动量守恒定律动量守恒定律第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版8因内力因内力 ,故将两式相加后得:故将两式相加后得:质点系质点系动量定理动量定理2-5动量守恒定律动量守恒定律第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版质点系动量定理质点系动量定理 若质点系所受
5、的若质点系所受的合外力合外力 动量守恒定律动量守恒定律则系统的总动量不变则系统的总动量不变二二 动量守恒定律动量守恒定律(恒矢量)(恒矢量)2-5动量守恒定律动量守恒定律第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版 (1)系统的系统的总动量不变,但系统内任一总动量不变,但系统内任一物体的动量是可变的,相对于同一惯性系物体的动量是可变的,相对于同一惯性系 (2)守恒条件:守恒条件:合外力为零合外力为零 当当 时,可近似地认为时,可近似地认为 系统总动量守恒系统总动量守恒讨论讨论2-5动量守恒定律动量守恒定律第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版
6、第二版(3)若若 ,但满足,但满足有有(4)(4)动量守恒定律是自然界动量守恒定律是自然界最普遍、最基最普遍、最基本的定律之一本的定律之一2-5动量守恒定律动量守恒定律第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版 例例2-5 已知质子的质量,已知质子的质量,mH=1u(原子原子质质量量单单位,位,1u=1.660510-27kg),速度,速度为为 vH=6105 ms-1水平向右;氦水平向右;氦核的核的质质量量 mHe=4u,速度,速度vHe=4105 ms-1,竖竖直向下直向下.若二者相互碰撞,碰后若二者相互碰撞,碰后质质子子速度速度vH=6105 ms-1,与与竖
7、竖直方向成直方向成 37.试试求碰撞求碰撞后氦核的速度后氦核的速度.2-5动量守恒定律动量守恒定律第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版13 补例补例5宇宙中有密度为宇宙中有密度为 的尘埃,的尘埃,这些这些尘埃相对惯性参考系静止有一质量为尘埃相对惯性参考系静止有一质量为 的宇宙飞船以初速的宇宙飞船以初速 穿穿过宇宙尘埃,由于尘埃过宇宙尘埃,由于尘埃粘贴到飞船上,使飞船粘贴到飞船上,使飞船的速度发生改变的速度发生改变求飞求飞船的速度与其在尘埃中飞行时间的关系船的速度与其在尘埃中飞行时间的关系.(设想飞船的外形是面积为设想飞船的外形是面积为S 的圆柱体)的圆柱体)2
8、-6 功功 动能动能 动能定理动能定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版14一功和功率一功和功率 力的力的空间累积空间累积效应:效应:,动能定理动能定理对对 积累积累1恒力作用下的功恒力作用下的功2-6 功功 动能动能 动能定理动能定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版15B*A2变力的功变力的功2-6 功功 动能动能 动能定理动能定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版16讨论讨论直角坐标系直角坐标系自然坐标系自然坐标系2-6 功功 动能动能 动能定理动能定理第二章第二章 质点动力学质点
9、动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版合力的功等于各个分力功的代数和合力的功等于各个分力功的代数和SI 单单位中,功的位中,功的单单位是焦耳,位是焦耳,符号符号为为 J,1 J=1 Nm2-6 功功 动能动能 动能定理动能定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版 例例2-6 如如图图所示,一所示,一质质量量为为 20 kg的物体由的物体由 A 点点沿沿圆圆形形轨轨道下滑,到达道下滑,到达 B 点点时时的速度的速度值为值为 4.0 ms-1,从,从 B 点开始,物体在水平向右的拉力点开始,物体在水平向右的拉力 f=10 N 的的作用下沿地面水平向右运作用下沿
10、地面水平向右运动动到到 8.0 m处处的的 C 点而停点而停止止.求:求:(1)在运在运动动全全过过程中法向力程中法向力对对物体做的功;物体做的功;(2)在水平运在水平运动时动时拉力和摩擦力拉力和摩擦力对对物体做的功;物体做的功;(3)在水平运在水平运动时动时合外力合外力对对物体做的功物体做的功.2-6 功功 动能动能 动能定理动能定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版 例例2-7 倔倔强强系数系数为为 k 的的轻弹轻弹簧的一端系在簧的一端系在 A 点,点,另一端与另一端与质质量量为为 m 的物体相的物体相连连,物体靠在半径,物体靠在半径为为 R 的的光滑光
11、滑圆圆柱体表面上,柱体表面上,弹弹簧原簧原长为长为 AB,在,在变变力力 f 作用下,作用下,物体极物体极缓缓慢地沿慢地沿圆圆柱表面从位置柱表面从位置 B 移移动动到到 C,如果力,如果力 f 的方向的方向处处处处与与图图中中圆圆面相切,面相切,试试求求变变力力 f 对对物体所做物体所做的功的功.2-6 功功 动能动能 动能定理动能定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版20 补补例例 6一质量为一质量为 m 的小球的小球竖直落入水中,竖直落入水中,刚接触水面时刚接触水面时其速率为其速率为 设此球在水中所设此球在水中所受的浮力与重力相等,水的阻受的浮力与重力相
12、等,水的阻力为力为 ,b 为一常量为一常量.求阻力对球作的功与时间的函求阻力对球作的功与时间的函数关系数关系2-6 功功 动能动能 动能定理动能定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版21 平均功率平均功率 瞬时功率瞬时功率 功率的单位功率的单位 (瓦特)瓦特)2-6 功功 动能动能 动能定理动能定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版22而而二二 动能动能 质点的动能定理质点的动能定理AB2-6 功功 动能动能 动能定理动能定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版23 动能是相对量,与参考系
13、有关动能是相对量,与参考系有关注意注意 动能定理只能在惯性系中成立动能定理只能在惯性系中成立,但对不同惯性系动能定理形式相同但对不同惯性系动能定理形式相同 功是过程量,动能是状态量功是过程量,动能是状态量2-6 功功 动能动能 动能定理动能定理第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版24外力功外力功 内力功内力功三质点系的动能定理三质点系的动能定理 质点系质点系动能定理动能定理 内力可以改变质点系的动能内力可以改变质点系的动能注意注意 对质点系,有对质点系,有 对第对第 个质点,有个质点,有2-7保守力的功势能保守力的功势能 第二章第二章 质点动力学质点动力学简明
14、大学简明大学物理物理第二版第二版重力由重力由 a 到到 b 做的做的总总功功一一 重力的功重力的功 保守力保守力2-7保守力的功势能保守力的功势能 第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版当物体沿任一当物体沿任一闭闭合路径合路径绕绕行一周行一周时时,重力,重力对对物体做的物体做的总总功功为为零零.具有做功与路径无关这种特点的力称为具有做功与路径无关这种特点的力称为保保守力守力,否则称为,否则称为非保守力非保守力重力作的功重力作的功只取决于只取决于起始起始和终了的和终了的位置位置,而,而与与所经所经过的过的路径无关路径无关弹性力、万有引力、静电力等是保守力,弹性力、
15、万有引力、静电力等是保守力,摩擦力是非保守力摩擦力是非保守力.2-7保守力的功势能保守力的功势能 第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版27二二 弹性力作功弹性力作功2-7保守力的功势能保守力的功势能 第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版28万有引力作功的特点万有引力作功的特点 对对 的万有引力为的万有引力为移动移动 时,时,作元功为作元功为 2-7保守力的功势能保守力的功势能 第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版29m从从A到到B的的过过程中程中2-7保守力的功势能保守力的功势能 第二章第二章
16、 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版三三 势能势能1 重力势能重力势能 与位置有关的能量,称为与位置有关的能量,称为势能势能重力的功等于重力势能增量的负值。重力的功等于重力势能增量的负值。h=0 处为势处为势能零点能零点2-7保守力的功势能保守力的功势能 第二章第二章 质点动力学质点动力学简明大学简明大学物理物理第二版第二版2 弹弹性性势势能能令令弹弹簧未簧未发发生形生形变时变时(x=0)为势为势能零点能零点弹弹簧伸簧伸长长 x 时时的的弹弹性性势势能能为为弹性力的功等于弹性势能增量的负值。弹性力的功等于弹性势能增量的负值。2-7保守力的功势能保守力的功势能 第二章第二章
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- 简明 大学物理 第二 质点 动力学
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