大学物理-运动定律与力学中的守恒定律

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1、运动定律和力学中的守恒定律第二章自然和自然规律隐藏在黑暗之中，上帝说“让牛顿降生吧”，一切就有了光明；但是，光明并不久长，魔鬼又出现了，上帝咆哮说：“让爱因斯坦降生吧”，就恢复到现在这个样子。三百年前，牛顿站在巨人的肩膀上，建立了动力学三大定律和万有引力定律。其实，没有后者，就不能充分显示前者的光辉。海王星的发现，把牛顿力学推上荣耀的顶峰。魔鬼的乌云并没有把牛顿力学推跨，她在更加坚实的基础上确立了自己的使用范围。宇宙时代，给牛顿力学带来了又一个繁花似锦的春天。质点动力学:研究物体运动状态变化的原因，即物体为何运动？对物体的运动不

2、仅知其然，还要知其所以然，这一问题可由牛顿三定律得到圆满解决！质点运动学:讨论了物体运动的特征及规律，即物体如何运动的问题。牛顿1642.12.25生于英国，1727.3.20去世，终身未婚；1687年出版了历史上最伟大的科学著作《自然哲学的数学原理》，提出了三个基本原理，后来人们称之为牛顿三定律。牛顿生性羞怯谦逊，在临终前有句名言：“若我比别人更有远见，只因我站在巨人的肩上”。平动:状态参量；转动:状态参量：。一、惯性定律惯性参考系1、惯性定律（Newtonfirstlaw）任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到受到力的

3、作用迫使它改变这种状态为止。(2).定义了惯性参考系(1).包含两个重要概念：惯性和力2-1牛顿运动定律固有特性问题a=0时人和小球的状态符合牛顿定律结论：牛顿定律成立的参照系称为惯性系。相对惯性系作加速运动的参照系是非惯性系。而相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。a≠0时人和小球的状态为什麽不符合牛顿定律？2、惯性系与非惯性系根据天文观察，以太阳系作为参照系研究行星运动时发现行星运动遵守牛顿定律，所以太阳系是一个惯性系。二、牛顿第二定律（Newtonsecondlaw）在受到外力作用时，物体所获得的加速度的大小与外力成

4、正比，与物体的质量成反比；加速度的方向与外力的矢量和的方向相同。2、迭加性：特点：瞬时性；迭加性；矢量性；定量的量度了惯性1、瞬时性：之间一一对应3、矢量性：具体运算时应写成分量式直角坐标系中：自然坐标系中：4、定量的量度了惯性惯性质量：牛顿第二定律中的质量常被称为惯性质量引力质量：式中被称为引力质量经典力学中不区分引力质量和惯性质量三、第三定律（Newtonthirdlaw）两个物体之间对各自对方的相互作用力总是相等的，而且指向相反的方向。作用力与反作用力：1、它们总是成对出现，它们之间一一对应。2、它们分别作用在两个物体上，

5、绝不是平衡力。3、它们一定是属于同一性质的力。*牛顿三定律之间的联系：第一定律定性地描述了力的作用效果，指出任何物体都具有惯性，定义了惯性系。第二定律定量地描述了力的作用效果，第二定律是核心，它提供了解决动力学的方程。第三定律指明了力是物体间的相互作用，为第二定律提供了分析受力的途径。注意：第一、二、三定律只适用于惯性系！例：质量为m的小球，在水中受的浮力为常力F，当它从静止开始沉降时，受到水的粘滞阻力为f=kv(k为常数），证明小球在水中竖直沉降的速度v与时间t的关系为fFmgax式中t为从沉降开始计算的时间证明：取坐标，作受

6、力图。根据牛顿第二定律，有四、牛顿定律的应用初始条件：t=0时v=02-3动量动量守恒定律三大守恒定律动量守恒定律能量转换与守恒定律角动量守恒定律一、质点的动量定理可得：作用于物体上的合外力的冲量等于物体动量的增量——质点的动量定理过程量末态初态分量表示式讨论：1.恒力的冲量:若力的大小变化、方向不变，则:2.变力的冲量:4.实际计算时常用分量式，以平面直角坐标为例：3.合力的冲量合力的冲量等于各分力在同一时间内冲量的矢量和.2)动量定理的分量式：明确几点:应理解为合外力。该式只适用于单体。1)质点动量定理中:冲量的方向是质点动

7、量增加的方向！3)由状态量(动量)的变化可求复杂的过程量(冲量):的方向?二、质点系的动量定理第i个质点受到的合力为对第i个质点运用动量定理有：因为：系统三、动量守恒定律一个孤立的力学系统（系统不受外力作用）或合外力为零的系统，系统内各质点间动量可以交换，但系统的总动量保持不变。即：动量守恒定律。即：作用于质点系上的合外力的冲量等于质点系总动量的增量，这一结论称为质点系的动量定理。这说明质点系的内力对质点系的总动量无贡献。或明确:1)系统动量守恒条件：或则在该方向动量守恒。即在哪个方向不受外力作用，就在哪个方向动量守恒。3)动量

8、守恒定律只适用于惯性系，且对同一惯性系成立。若则恒量2)若，但外力在某方向的分量为零。若则恒量例一、质量为2.5g的乒乓球以10m/s的速率飞来，被板推挡后，又以20m/s的速率飞出。设两速度在垂直于板面的同一平面内，且它们与板面法线的夹角分别为45o和30o，