大學(xué)物理課件第二章動量守恒和牛頓定律(第一講)

第二章質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)

§2-1

慣性§2-2動量守恒定律§2-3力沖量動量定理§2-4牛頓運(yùn)動定律及其應(yīng)用

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§2-1

慣性三、牛頓第一運(yùn)動定律一、亞里士多德論斷二、伽利略論斷四、慣性參考系第二章質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)2一、亞里士多德論斷凡運(yùn)動著的事物必然都有推動者在推動著它的運(yùn)動。二、伽利略論斷伽利略斜面實(shí)驗(yàn)一、亞里士多德論斷伽利略推論:當(dāng)小球沿光滑的水平面滾動時(shí),球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾下去.愛因斯坦說:“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所用的科學(xué)推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一,而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正的開端.牛頓根據(jù)伽利略的正確結(jié)論總結(jié)成慣性定律.3三、牛頓第一運(yùn)動定律（慣性定律）任何物體，只要沒有外力改變它的狀態(tài)，將會永遠(yuǎn)保持靜止或勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)。1.內(nèi)容：自由粒子：2.(表述之二)慣性定律的內(nèi)容：自由粒子永遠(yuǎn)保持靜止或勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)。指不受任何相互作用的粒子。三、牛頓第一運(yùn)動定律4四、慣性參考系1.慣性定律成立的參考系稱之為慣性參考系，簡稱慣性系。地面參考系：固結(jié)在地面上的參考系。四、慣性參考系2、推論:相對某一已知的慣性系作勻速直線運(yùn)動參照系也是慣性參照系.*地面參考系是近似的慣性系!5§2-2動量守恒定律一、兩質(zhì)點(diǎn)間的相互作用二、慣性質(zhì)量三、動量動量守恒定律第二章質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)6

如圖所示：假設(shè)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)只受它們之間相互作用的影響，與宇宙中其它物質(zhì)隔絕，則有圖示的運(yùn)動軌跡一、兩質(zhì)點(diǎn)間的相互作用兩質(zhì)點(diǎn)的速度變化為1、理想實(shí)驗(yàn)一、兩質(zhì)點(diǎn)間的相互作用....7一、兩質(zhì)點(diǎn)間的相互作用....2、理想實(shí)驗(yàn)的結(jié)論:即:2、且和在兩質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)連線上8任取一質(zhì)點(diǎn)0作為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)點(diǎn),則其它質(zhì)點(diǎn)1,2,3,…與0相互作用,要使標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生相同的則對{0，1}，{0，2}，{0，3},...{0,i}…有：二、慣性質(zhì)量這樣定義的質(zhì)量為：慣性質(zhì)量*萬有引力定律定義的質(zhì)量為：引力質(zhì)量二、慣性質(zhì)量9三、動量動量守恒定律1.動量動量三、動量動量守恒定律由理想實(shí)驗(yàn)得：動量守恒若10

（1）動量守恒定律的條件：1.系統(tǒng)與外界沒有相互作用。2.外界作用相互抵消（3）應(yīng)用動量守恒定律時(shí)的注意事項(xiàng)：對于一切慣性系動量守恒定律都成立，但在解決具體問題時(shí)各質(zhì)點(diǎn)的動量都應(yīng)該相對于同一慣性系。2.動量守恒定律*動量守恒定律的意義：是自然界中最重要的基本規(guī)律之一。三、動量動量守恒定律（2）結(jié)論：11§2-3力沖量動量定理一、力的定義二、力的疊加原理質(zhì)點(diǎn)系動量守恒的條件三、牛頓第二運(yùn)動定律四、沖量和動量定理第二章質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)12即t時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)1獲得的動量等于質(zhì)點(diǎn)2失去的動量。一、力的定義為質(zhì)點(diǎn)動量的變化率，即力的概念。一、力的定義單位時(shí)間內(nèi)動量的改變量(即變化率)為:132.兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用,即力的作用可定義為3.牛頓運(yùn)動第三定律1.在任意時(shí)刻,構(gòu)成孤立系統(tǒng)的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的動量變化率的大小相等,方向相反。一、力的定義

兩物體間的作用力和反作用力大小相等、方向相反且在同一直線上。14二、力的疊加原理1.力的疊加原理在質(zhì)點(diǎn)系中：第i個(gè)質(zhì)點(diǎn)增加的動量是所有其它質(zhì)點(diǎn)傳遞給它的動量的矢量和。即每個(gè)質(zhì)點(diǎn)i受到的力等于其它質(zhì)點(diǎn)對它的作用力的矢量和,稱為力的疊加原理.質(zhì)點(diǎn)系動量守恒的條件二、力的疊加原理質(zhì)點(diǎn)系動量守恒的條件15二、力的疊加原理質(zhì)點(diǎn)系動量守恒的條件2.質(zhì)點(diǎn)系動量守恒的條件有:而,16二、力的疊加原理質(zhì)點(diǎn)系動量守恒的條件17二、力的疊加原理質(zhì)點(diǎn)系動量守恒的條件18例題

習(xí)題集p5計(jì)算題2、一個(gè)質(zhì)量為M的四分之一圓弧形槽的大物體，半徑為R，停在光滑的水平面上，另一質(zhì)量為m的物體，自圓弧槽的頂端由靜止下滑（如圖所示）。求當(dāng)小物體m滑到弧底時(shí)，大物體在水平面上移動的距離為多少？解:由于m;M組成的系統(tǒng)：所以水平（x）方向動量守恒設(shè)t時(shí)刻M;m的速度沿x軸的分量分別為：即

和則有：...19例題在整個(gè)m下滑過程中：

M沿水平方向移動的距離為：(1)(2)20即質(zhì)點(diǎn)所受的合外力等于其質(zhì)量與加速度的乘積。該式稱為牛頓第二運(yùn)動定律。三、牛頓第二運(yùn)動定律1.內(nèi)容:由力的定義有為質(zhì)點(diǎn)的加速度2.適用范圍:慣性參考系、質(zhì)點(diǎn)及低速運(yùn)動的宏觀物體。三、牛頓第二運(yùn)動定律21稱為在該時(shí)間間隔內(nèi)作用在質(zhì)點(diǎn)上的沖量四、沖量和動量定理1.沖量2.動量定理動量定理的微分形式動量定理的積分形式四、沖量和動量定理

對于不同的慣性系,動量定理具有不變性內(nèi)容：作用于系統(tǒng)的合外力的沖量，等于系統(tǒng)動量的增量。22作用時(shí)間很短,作用力很大的力,稱沖擊力。3.沖擊力平均沖擊力物體的運(yùn)動狀態(tài)不會發(fā)生可觀的變化。四、沖量和動量定理23

習(xí)題集p5計(jì)算題1、用棒打擊一質(zhì)量0.30kg速率為20m·S-1的水平飛來的球，球飛到豎直上方10m的高度，求棒給予球的沖量為多少？設(shè)球與棒的接觸時(shí)間為0.02s，求球受到的平均沖力？解：如圖建立坐標(biāo)系，由于重力大大小于沖力，故略去不計(jì)。

例題24§2-4牛頓運(yùn)動定律及其應(yīng)用一、牛頓運(yùn)動定律的表述二、牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用三、自然界中常見的力第二章質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)四、例題分析25任何物體只要沒有外力改變它的狀態(tài)，該物體便永遠(yuǎn)保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。

在受到外力的作用時(shí)，物體所獲得的加速度的大小與外力矢量和的大小成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。一、牛頓運(yùn)動定律的表述第一定律(慣性定律)：第二定律（加速度定律）：一、牛頓運(yùn)動定律的表述26第三定律（作用與反作用定律）：兩物體1和2相互作用時(shí),作用力和反作用力大小相等,方向相反,在同一直線上。用數(shù)學(xué)式可表述為：一、牛頓運(yùn)動定律的表述27認(rèn)物體（選研究對象，采用隔離法）看運(yùn)動（分析研究對象的運(yùn)動狀態(tài)）查受力（分析研究對象的受力）建立坐標(biāo)系列方程，求解，討論*根據(jù)物體運(yùn)動情況,一般建立直角坐標(biāo)系或自然坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系中：自然坐標(biāo)系中：二、牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用二、牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用28地球施加于物體的萬有引力與慣性離心力的合力稱為重力.測重力的方法動力學(xué)法靜力學(xué)法重量絕對測量相對測量引力質(zhì)量慣性質(zhì)量測重力加速度(稱重)天平彈簧秤三、自然界中常見的力1.重力三、自然界中常見的力29彈性力2.彈性力胡克定律:張力繩子受到拉伸時(shí)內(nèi)部出現(xiàn)的力。用T表示。方向與繩子在該點(diǎn)的切線平行。三、自然界中常見的力30設(shè)繩子的單位質(zhì)量為，任取一小段l，則：若繩子有加速度a,則：張力分布如圖所示。繩子上各點(diǎn)的張力處處相等，即理想（輕質(zhì)）繩。對于水平方向只需取掉重力即可。三、自然界中常見的力312.摩擦力靜摩擦力滑動摩擦力摩擦系數(shù)三、自然界中常見的力支持力32

例題1、如圖所示，一質(zhì)量為M的木塊A放置在光滑的水平面上，A上放置另一質(zhì)量為m的木塊B，已知A和B之間的動摩擦系數(shù)為

，現(xiàn)施力沿水平方向推A，試問推力至少為多大時(shí)才能使A和B之間發(fā)生相對運(yùn)動。解:受力分析如圖:相對運(yùn)動:例題33第二章小結(jié)：本章的主要內(nèi)容可概括如下：一、基本概念慣性質(zhì)量、慣性系、二、牛頓運(yùn)動定律加速度定律：作用與反作用定律：第二章習(xí)題課

慣性定律：任何物體，只要沒有外力改變它的狀態(tài)，將會永遠(yuǎn)保持靜止或勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)。動量、沖量、力。34已知運(yùn)動狀態(tài)，求物體所受的力。三、牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用1.解題方法認(rèn)物體（選研究對象，采用隔離法）看運(yùn)動（分析研究對象的運(yùn)動狀態(tài)）查受力（分析研究對象的受力）建立坐標(biāo)系列方程，求解，討論2.解決的問題已知物體受力，求物體的運(yùn)動狀態(tài)；*根據(jù)物體運(yùn)動情況,一般建立直角坐標(biāo)系或自然坐標(biāo)系第二章習(xí)題課35四、動量動量定理動量守恒定律1、動量：沖量：2、動量定理：分量式:第二章習(xí)題課363、動量守恒定律（系統(tǒng)）：條件:結(jié)論:分量式:條件:結(jié)論:第二章習(xí)題課37習(xí)題集p6題1、一細(xì)繩跨過一定滑輪，繩的一邊懸有一質(zhì)量為m1的物體，另一邊穿在質(zhì)量為m2的圓柱體的豎直細(xì)孔中，圓柱體可沿繩滑動，今看到繩子從圓柱細(xì)孔中加速上升，圓柱體相對于繩子以勻加速度a′下滑，求m1、m2相對地面的加速度、繩子的張力以及柱體與繩子的摩擦力.（繩的質(zhì)量，滑輪的質(zhì)量以及滑輪轉(zhuǎn)動摩擦都不計(jì)）解:受力分析如圖：o第二章習(xí)題課38o(1)(2)(3)由相對運(yùn)動可知：(4)39習(xí)題集p6題2、在傾角為30°的固定光滑斜面上放一質(zhì)量為M的楔形滑塊，其上表面與水平面平行，在其上放一質(zhì)量為m的小球（如圖），M與m間無摩擦，且M=2m，試求小球的加速度及楔形滑塊對斜面的作用力。解：受力分析如圖：（1）；（2）；（3）；（4）；（5）；（6）；第二章習(xí)題課（7）；40將M＝2m；代入得：

解得：第二章習(xí)題課41習(xí)題集p6題3、光滑水平面上平放著半徑為R的固定環(huán)，環(huán)內(nèi)的一物體以速率VO開始沿環(huán)內(nèi)側(cè)逆時(shí)針方向運(yùn)動，物體與環(huán)內(nèi)側(cè)的摩擦系數(shù)為μ，求：(2)