大學(xué)物理東南大學(xué)課件

第一節(jié)質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理第一節(jié)質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理1一、Newton第二定律的原始形式由Newton第二定律，得Newton把質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量與其運(yùn)動(dòng)速度之積定義為動(dòng)量，即這就是Newton第二定律的原始形式在經(jīng)典力學(xué)范圍內(nèi)，m=constant,與F=ma等價(jià)，但在高速運(yùn)動(dòng)情況下，Newton第二定律的原始形式才成立?！?.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/一、Newton第二定律的原始形式一、Newton第二定律的原始形式由Newton第二定律，得2由Newton第二定律，有上式中，等式左邊的量是過程量，有邊的量是狀態(tài)量的變化，這一關(guān)系—力的時(shí)間累積效應(yīng)具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。為此，特別定義物理量來表示上式的左、右兩邊?！?.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/一、Newton第二定律的原始形式由Newton第二定律，有上式中，等式左邊的3二、沖量力對時(shí)間的累積效應(yīng)。例如：撐桿跳運(yùn)動(dòng)員從橫桿躍過,如果不是海棉墊子，而是大理石板，又會(huì)如何呢？落在海棉墊子上不會(huì)摔傷，§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/二、沖量二、沖量力對時(shí)間的累積效應(yīng)。例如：撐桿跳運(yùn)動(dòng)員從橫桿躍過,如4又如汽車從靜止開始運(yùn)動(dòng)，加速到20m/s如果牽引力大，所用時(shí)間短，如果牽引力小所用的時(shí)間就長。可以看出，當(dāng)物體的狀態(tài)變化一定時(shí)，作用力越大，時(shí)間越短；作用力越小，時(shí)間越長。§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/二、沖量又如汽車從靜止開始運(yùn)動(dòng)，加速到20m/s如果牽引51、恒力的沖量力與力的作用時(shí)間的乘積為恒力的沖量。

2、F~t圖在F~t

圖曲線下的面積為沖量。曲線下的面積為：§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/二、沖量1、恒力的沖量力與力的作用時(shí)間的乘積為恒力的沖量。6

3.明確幾點(diǎn)1.沖量是矢量，其方向?yàn)楹贤饬Φ姆较颉?.沖量的單位：牛頓·秒，N·s

4.

變力的沖量在很多的實(shí)際問題中，物體受到的力是隨時(shí)間變化的，如打棒球時(shí)，棒與球之間的作用力是隨時(shí)間變化的。§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/二、沖量3.明確幾點(diǎn)1.沖量是矢量，其方向?yàn)楹贤饬Φ姆较颉?7

F~t圖曲線下的面積為沖量。由高等數(shù)學(xué)中計(jì)算曲線下的面積方法，將曲線下的面積分割成無數(shù)多的矩形面積，再求和：為變力的沖量，即§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/二、沖量F~t圖曲線下的面積為沖量。由高等數(shù)學(xué)中計(jì)算曲線8

5、平均沖力由于力是隨時(shí)間變化的，當(dāng)變化較快時(shí)，力的瞬時(shí)值很難確定，用一平均的力代替該過程中的變力，用平均力F表示：平均力的作用效果與這段時(shí)間內(nèi)變力的作§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/二、沖量5、平均沖力由于力是隨時(shí)間變化的，當(dāng)變化9用效果相同，用F~t圖表示，曲線下面積，用與之相同的矩形面積來代替。三、動(dòng)量我們常用速度來表示物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，速度是否能全面反映物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？例如：用速度相同的乒乓球和鋼球去沖擊玻璃?！?.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/三、動(dòng)量用效果相同，用F~t圖表示，曲線下面積，用與之相同的矩形面10用動(dòng)量來描寫物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)１.動(dòng)量定義：單位：千克·米/秒,kg·m/s2.動(dòng)量與沖量的區(qū)別：①.動(dòng)量是狀態(tài)量；沖量是過程量，②.動(dòng)量方向?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)速度方向；沖量方向?yàn)榱Φ淖饔脮r(shí)間內(nèi)動(dòng)量變化的方向。§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/三、動(dòng)量用動(dòng)量來描寫物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)１.動(dòng)量定義：單位：千克·米/秒,11四、質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理當(dāng)作用在物體上的外力變化很快時(shí)，計(jì)算物體受到的沖量比較困難，但外力作用在物體上一段時(shí)間后會(huì)改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理建立起過程量沖量與狀態(tài)量動(dòng)量之間的關(guān)系。1.質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理由牛頓第二定律§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/四、質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理四、質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理當(dāng)作用在物體上的外力變12由變力的沖量：有即質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量定理：質(zhì)點(diǎn)所受的合外力沖量，等于質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量的增量。

2.明確幾點(diǎn)①.計(jì)算物體沖量時(shí)，無須確定各個(gè)外力，只須知道質(zhì)點(diǎn)始末兩態(tài)的動(dòng)量的變化即可?！?.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/四、質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理由變力的沖量：有即質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量定理：質(zhì)點(diǎn)所受的合外力沖量，等于質(zhì)13②.平均沖力的計(jì)算由：③.F為合外力，不是某一個(gè)外力。④.動(dòng)量定理的分量式：⑤.沖量的方向與動(dòng)量增量的方向一致。§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/四、質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理②.平均沖力的計(jì)算由：③.F為合外力，不是某一個(gè)外力。④14播放教學(xué)片VCD1

動(dòng)量定理的應(yīng)用§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/四、質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理播放教學(xué)片VCD1動(dòng)量定理的應(yīng)用§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)15兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的質(zhì)點(diǎn)系，對兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)分別應(yīng)用質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理：五、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理考慮質(zhì)點(diǎn)組成的系統(tǒng)兩式求和：§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/五、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的質(zhì)點(diǎn)系，對兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)分別應(yīng)用質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理：五16為系統(tǒng)的動(dòng)量矢量合，即系統(tǒng)的內(nèi)力矢量合為0。質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理：合外力的沖量等于質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量的增量。§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/五、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理為系統(tǒng)的動(dòng)量矢量合，即系統(tǒng)的內(nèi)力矢量合為0。質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定17注意幾點(diǎn)1.內(nèi)力不會(huì)改變系統(tǒng)的動(dòng)量，只有外力可改變系統(tǒng)的動(dòng)量。例如：兩隊(duì)運(yùn)動(dòng)員拔河，有的人說甲隊(duì)力氣大，乙隊(duì)力氣小，所以甲隊(duì)能獲勝，這種說法是否正確?甲隊(duì)乙隊(duì)§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/五、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理注意幾點(diǎn)1.內(nèi)力不會(huì)改變系統(tǒng)的動(dòng)量，只有外力可改變系統(tǒng)的動(dòng)量18拔河時(shí)，甲隊(duì)拉乙隊(duì)的力，與乙隊(duì)拉甲隊(duì)的力是一對作用力與反作用力，為系統(tǒng)的內(nèi)力，不會(huì)改變系統(tǒng)總的動(dòng)量。只有運(yùn)動(dòng)員腳下的摩擦力才是系統(tǒng)外力，因此哪個(gè)隊(duì)腳下的摩擦力大，哪個(gè)隊(duì)能獲勝。所以拔河應(yīng)選質(zhì)量大的運(yùn)動(dòng)員，以增加系統(tǒng)外力?！?.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/五、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理拔河時(shí)，甲隊(duì)拉乙隊(duì)的力，與乙隊(duì)拉甲隊(duì)的力是一19如果把火箭與燃料作為一個(gè)系統(tǒng)，火箭向上的動(dòng)量與燃料向下的動(dòng)量大小相等方向相反，系統(tǒng)總動(dòng)量為0。再如：火箭發(fā)射過程中，火箭與噴射燃料之間的作用力為內(nèi)力，但為什么火箭的動(dòng)量卻改變了呢？§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/五、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理如果把火箭與燃料作為一個(gè)系統(tǒng)，火箭向上的動(dòng)量20六、應(yīng)用動(dòng)量定理解題方法及應(yīng)用舉例1.確定研究對象，分析運(yùn)動(dòng)過程；2.受力分析；3.規(guī)定正向，確定始末兩態(tài)的動(dòng)量P0、P；4.應(yīng)用定理列方程求解。必要時(shí)進(jìn)行討論。例：質(zhì)量為60kg的撐桿跳運(yùn)動(dòng)員，從5米的橫桿躍過自由下落，運(yùn)動(dòng)員與地面的作用時(shí)間分別為1秒和0.1秒，求地面對運(yùn)動(dòng)員的平均沖擊力?！?.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/六、應(yīng)用六、應(yīng)用動(dòng)量定理解題方法及應(yīng)用舉例1.確定研究對象，分析運(yùn)動(dòng)21解：以人為研究對象，可分為兩個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，1.自由下落過程—到達(dá)地面時(shí)的速度為：2.與地面接觸碰撞過程，受力分析，規(guī)定向上為坐標(biāo)正向?！?.沖量與動(dòng)量、動(dòng)量定理/四、解題方法及舉例§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理/六、應(yīng)用解：以人為研究對象，可分為兩個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，1.自由下落過程—到22由可以看出當(dāng)物體狀態(tài)變化相同量，力的作用時(shí)間越短，物體受到的沖擊力就越大。當(dāng)作用時(shí)間很短時(shí)，重力可忽略不計(jì)?！?.沖量與動(dòng)量、動(dòng)量定理/四、解題方法及舉例§1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)