哈工大大学物理课件(马文蔚教材)-第3章力学

《哈工大大学物理课件(马文蔚教材)-第3章力学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三章动量守恒定律和能量守恒定律3-1质点和质点系的动量定理考虑力的时间积累效应由牛Ⅱ质点受合外力的冲量等于同一时间内该质点动量的增量力的时间积累力的冲量：质点的动量定理：冲量动量定理微分形式动量定理积分形式可以看出动量定理是牛顿第二定律变形一冲量质点的动量定理冲击力下称为时间内的平均力动量定理的表达式是矢量式分量式F0tt0t’逆风行船与水的阻力相平衡为船的动力若干质点组成体系:第i个质点受力将体系分为两部分,一部分称为系统，另一部分叫外部环境或外界。这时第i个质点受力：利用牛顿第三定律系统内力之和(设有m+n个)内部n个外部m个二质点系的动量定理将子系统看成整体，总动量它

2、受到的合力所以这就是质点系的牛顿第二定律-------系统受到的合外力等于系统动量对时间的变化率系统只有一个质点时为中学所学形式：质点系的动量定理内力能使系统内各个质点的动量发生改变（相互交换动量），但它们对系统的总动量没有任何影响。当系统所受的合外力为0，即或常矢量当一个质点系受的合外力为零时，该系统总动量保持不变。3-2动量守恒定律动量守恒定律分量式:当则恒量即恒量即恒量则恒量即恒量则恒量讨论1.当某一方向外力为零时该方向动量守恒2.当内力>>外力时，动量守恒当当常矢量动量守恒矢量式3.相对同一惯性系使用动量守恒定律3-3系统内质量移动问题t时刻:火箭+燃料=M它们对地的

3、速度为(1)经dt时间后,质量为dm的燃料喷出剩下质量为对地速度为(2)称为喷气速度选地面作参照系,忽略外力选正向（喷出燃料相对火箭速度）动量守恒火箭点火质量为M0初速度末速度为末质量为M，则有dm:火箭推力动量守恒如果系统外力不为02.这对燃料的携带来说不合适,用多级火箭可避免这一困难1.化学燃料最大u值为实际上只是这个理论值的50%.这个u值比带电粒子在电场作用下获得的速度——3108m/s小得多,由此引起人们对离子火箭,光子火箭的遐想……...可惜它们喷出的物质太少,从而推动力太小即所需加速过程太长.初速为0时由得当分离体相对速度当分离体绝对速度动量定理与牛顿第二定律

4、（以火箭为例）火箭受外力相对绝对牵连3-4动能定理一功物体作直线运动，恒力做功物体作曲线运动，变力做功元功：总功：AB质点同时受几个力作用时合力的功等于各分力沿同一路径所做功的代数和*计算力对物体做功时，必须说明是哪个力对物体沿哪条路径所做的功。功率二　动能定理由代入上式因为：1.质点动能或2.质点的动能定理合外力对质点所做的功（其它物体对它所做的总功）等于质点动能的增量3.质点系的动能定理对n个质点组成的质点系：m1:对每个质点分别使用动能定理m2:mn:……………所有外力对质点系做的功和内力对质点系做的功之和等于质点系总动能的增量。注意：内力能改变系统的总动能，但不能改变

5、系统的总动量。3.质点系的动能定理对n个质点组成的质点系：m1:对每个质点分别使用动能定理m2:mn:……………一一对力的功相互作用的两个质点m1和m2作用力和反作用力做功之和是否为0？0A1B1A2B2m1m2两个质点间的“一对力”做功之和等于其中一个质点受的力沿着该质点相对于另一质点所移动的路径所做的功。3-5保守力与非保守力势能作用力做功是否为0？做功之和是否为0？反作用力做功是否为0？光滑光滑不光滑二　保守力与非保守力以重力做功为例重力做功与路径无关也可以写成hba一对万有引力做的功为单位矢量如果一对力做的功与相对路径的形状无关，而只决定于相互作用的质点的始末相对位置

6、，这样的力叫保守力ABLm1m2重力、弹性力、万有引力、静电力都具有上述特点：1.任意两点间做功与路径无关,即L1ABL22.沿任意闭合回路做功为0.即沿任意回路做功为零的力或做功与具体路径无关的力都称为保守力.例:大多数定向力和有心力都是保守力从对称性角度看保守力:具有时间反演不变非保守力:不具有时间反演不变当不变时不变保守力作功等于势能减少.AB点若选B为计算势能参考点,取EpB=0势能相对量:相对于势能零点的系统量:是属于相互作用的质点共有的三势能(沿任意路径）(沿任意路径）系统在任一位形时的势能等于它从此位形沿任意路径改变至势能零点时保守力所做的功。势能定义势能与参

7、考系无关(相对位移)引力势能:m1,m2两质点引力势能选rB=为零势点,EpB=0重力势能:选h=0为零势点,EpB=0弹性势能fxAxB0x选XB=0处（弹簧自然伸长位置）为零势点,EpB=0则引力势能:选处为零势点弹性势能:重力势能:引力势能弹性势能重力势能选弹簧自然伸长位置为零势点选h=0处为零势点引力势能:弹性势能:重力势能:引力弹性力重力由势能求保守力势能定义保守力等于势能的负梯度一维保守力指向势能下降方向,其大小正比于势能曲线的斜率.拐点势能“谷”或势阱fxx2x3x4x5势能曲线xx1