高中物理講義05動(dòng)量守恒定律與沖量.pps

五 動(dòng)量守恆定律 五 衝量 五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng) 五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的動(dòng)量守恆,第五章 動(dòng)量守恆定律與衝量,五 動(dòng)量守恆定律,內(nèi)涵：系統(tǒng)所受合外力為零時(shí)動(dòng)量必為定值 （）若將外力用分量表示，則 ,五 動(dòng)量守恆定律,內(nèi)涵 （）若合外力在某個(gè)方向?yàn)榱?，則總動(dòng)量在該方向守恆。 若Fx=0，則 若Fy=0，則 若Fz=0，則,五 動(dòng)量守恆定律,內(nèi)涵 （）若合外力在某方向?yàn)榱?，則當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部某部份因內(nèi)力作用而增減一動(dòng)量時(shí)，其餘部份必同時(shí)增減等量但反向的動(dòng)量，例如：火箭升空、撞球、飛機(jī)前行、螺旋槳、等。,五 動(dòng)量守恆定律,動(dòng)量守恆定律作用反作用定律 （）由動(dòng)量守恆定律推出作用反作用定律 設(shè) 若系統(tǒng)的總動(dòng)量p為定值(Dp/Dt=0)，則 Fi,j=-Fj,i（作用反作用定律成立）,五 動(dòng)量守恆定律,動(dòng)量守恆定律作用反作用定律 （）由作用反作用定律推出動(dòng)量守恆定律 設(shè)物體a給物體b的作用力為Fab、物體b給物體a的作用力為Fba，此外兩者不受其它外力。若作用反作用定律成立，則 Fab+Fba=0 pa+pb=定值（動(dòng)量守恆定律成立） 趣味範(fàn)例：太空迷宮、太空船著陸,五 衝量,定義：衝量力與力作用時(shí)間的乘積 （）單位：牛頓-秒(N-s) （）意義：衝量為向量，其方向和力相同。衝量表示物體所受到的干擾程度，衝量愈大物體受到的干擾愈大、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變也愈大。根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律，衝量動(dòng)量變化量。 （）當(dāng)外力為定值時(shí)：J=FDt=Dp,五 衝量,計(jì)算 （）方法一：衝量F-t圖下面包圍的面積 （力非定值） 或 J=F(t2-t1)（力為定值） t軸上方(F0)取正值，t軸下方(F0)取負(fù)值； 適用於作用力與時(shí)間的函數(shù)關(guān)係已知時(shí)。 （）方法二：衝量動(dòng)量變化量 J(t1,t2)=Dp(t1,t2)=p(t2)-p(t1) 適用於作用力與時(shí)間的函數(shù)關(guān)係未知時(shí),五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng),質(zhì)心的概念 一個(gè)由某數(shù)量的質(zhì)點(diǎn)或物 體所組成的系統(tǒng)之運(yùn)動(dòng)細(xì) 節(jié)很複雜，我們很難掌握 其詳情。但是，有一個(gè)很 容易掌握的運(yùn)動(dòng)狀況，也 就是系統(tǒng)之質(zhì)心運(yùn)動(dòng)，此 運(yùn)動(dòng)代表系統(tǒng)整體的平 均運(yùn)動(dòng)狀況。,五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng),質(zhì)心的運(yùn)動(dòng) （）質(zhì)心的位置向量：以質(zhì)量作 加權(quán)的系統(tǒng)平均位置，定義 位移： 系統(tǒng)包含兩個(gè)物體時(shí)： d1：d2=m2：m1,五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng),質(zhì)心的運(yùn)動(dòng) （）質(zhì)心的速度質(zhì)心之位置向量的時(shí)變率：以質(zhì)量作加權(quán)的系統(tǒng)平均速度， 速度變化量：,五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng),質(zhì)心的運(yùn)動(dòng) （）質(zhì)心的動(dòng)量總質(zhì)量質(zhì)心速度 各質(zhì)點(diǎn)之動(dòng)量總和系統(tǒng)總動(dòng)量： 對(duì)質(zhì)心而言，系統(tǒng)的總動(dòng)量恆為零。 參考動(dòng)畫：S.H.M.之質(zhì)心觀點(diǎn),五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng),質(zhì)心的運(yùn)動(dòng) （）質(zhì)心的加速度質(zhì)心速度的時(shí)變率：以質(zhì)量作加權(quán)的系統(tǒng)平均加速度， 加速度變化量：,五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng),設(shè)各質(zhì)點(diǎn)間無交互作用，只受外力的影響。 合外力： 總動(dòng)量的時(shí)變率系統(tǒng)所受的合外力 廣義牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用於質(zhì)心運(yùn)動(dòng) （）若各質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量不變 合外力： 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)單一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn) 動(dòng)，該質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為系統(tǒng)總質(zhì)量、該 質(zhì)點(diǎn)所受的力為系統(tǒng)合外力。 狹義牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用於質(zhì)心運(yùn)動(dòng),五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng),若質(zhì)點(diǎn)彼此間有交互作用（內(nèi)力） 合外力： 總動(dòng)量的時(shí)變率系統(tǒng)所受的合外力 廣義牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用於質(zhì)心運(yùn)動(dòng) （）若各質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量不變 合外力： 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)單一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn) 動(dòng)，該質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為系統(tǒng)總質(zhì)量、該 質(zhì)點(diǎn)所受的力為系統(tǒng)合外力。 狹義牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用於質(zhì)心運(yùn)動(dòng),五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng),質(zhì)心的公式組,五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng),質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的範(fàn)例 （）垂直上升的煙火在最高點(diǎn)爆裂 後其質(zhì)心以自由落體往下運(yùn)動(dòng)； （）砲彈在空中爆炸成許多碎 片後，其質(zhì)心將繼續(xù)沿著原 先的拋物線軌跡運(yùn)動(dòng)； （）跳水選手離開跳臺(tái)後，其 質(zhì)心軌跡是一條拋物線。,五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的動(dòng)量守恆,質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)（質(zhì)心）遵守動(dòng)量守恆定律 （）若系統(tǒng)的合外力在某個(gè)方向?yàn)榱悖ɡ篎x=0），則其總動(dòng)量在該方向?yàn)橐欢ㄖ担促|(zhì)心在該方向做等速度運(yùn)動(dòng)。 Vc,x=定值 若系統(tǒng)原先靜止，則質(zhì)心位置在該方向不動(dòng)。 ,五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的動(dòng)量守恆,質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)（質(zhì)心）遵守動(dòng)量守恆定律 （）若系統(tǒng)的總動(dòng)量在某方向?yàn)槎ㄖ?，則其內(nèi)部任一部份的動(dòng)量變化必伴隨其它部份的動(dòng)量變化，此二者大小相等、方向相反。 Pc,x=m1v1,x+m2v2,x=m1v1,x+m2v2,x m1(v1,x-v1,x)=m2(v2,x-v2,x)=-m2(v2,x-v2,x) m1Dv1,x+m2Dv2,x=0 DP1,x+DP2,x=0,五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的動(dòng)量守恆,範(fàn)例 （）炸彈爆炸（2塊等質(zhì)量、2塊不等質(zhì)量、3塊） 若將整個(gè)炸彈視為一個(gè)系統(tǒng)，則爆炸時(shí)的作用力屬於內(nèi)力。 水平方向：沒外力，質(zhì)心在水平方向?yàn)榈人俣龋?鉛直方向：有重力，質(zhì)心在鉛直方向?yàn)榈燃铀俣取?五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的動(dòng)量守恆,範(fàn)例 （）碰撞（爆炸與框架） 若將所有物體視為一個(gè)系統(tǒng)，則碰撞時(shí)的作用力屬於內(nèi)力。 彈性碰撞：動(dòng)量與力學(xué)能皆守恆； 非彈性碰撞：動(dòng)量守恆、力學(xué)能不守衡； 完全非彈性碰撞：碰後合體，動(dòng)量守恆、力學(xué)能損失最多。,五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的動(dòng)量守恆,範(fàn)例 （）人走到臺(tái)車另一端運(yùn)動(dòng)法 水平方向不受力，質(zhì)心水平位置不變。 0=mV+MV車 V人車=V人-V車= 全程所花的時(shí)間 人對(duì)地的位移： （向右） 臺(tái)車對(duì)地的位移： （向左）,五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的動(dòng)量守恆,範(fàn)例 （）人走到臺(tái)車另一端質(zhì)心法 水平方向不受力，質(zhì)心水平位置不變。 將人的起始位置定為水平方向的原點(diǎn)、 向右為正，則 移動(dòng)前：x人=0、x車=L/2 移動(dòng)後：x人=L+d車、x車=L/2+d車 mx人+Mx車=mx人+Mx車 0+ML/2=m(L+d車)+M(L/2+d車) 人對(duì)地的位移：d人=x人=ML/(M+m) 臺(tái)車對(duì)地的位移：d車=-mL/(M+m),五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的動(dòng)量守恆,範(fàn)例 （）兩人在船上互換位置 水平方向：不受力，質(zhì)心靜止。 ,五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的動(dòng)量守恆,範(fàn)例 （）球滑落半圓形碗 水平方向：不受力，質(zhì)心靜止。 （臺(tái)車中L代R） 鉛直方向：碗靜止、球下降R，質(zhì)心下降。,五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的動(dòng)量守恆,範(fàn)例 （）物體滑下楔形體斜面 水平方向：不受力，質(zhì)心靜止。 （臺(tái)車中L代-hcotq） 鉛直方向：楔形體靜止、木塊下降h，質(zhì)心下降。,五 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的動(dòng)量守恆,範(fàn)例 （）火箭升空：Ve表廢氣相對(duì)於