《動力學(xué)定》課件

《動力學(xué)定理》課程目標(biāo)1理解動力學(xué)基本概念掌握力、動量、能量等基本概念及其相互關(guān)系。2掌握動力學(xué)定理熟練運用牛頓定律、動量定理、能量守恒定律等解決實際問題。3培養(yǎng)動力學(xué)問題分析能力掌握動力學(xué)問題分析的步驟和方法，并能獨立分析和解決實際問題。緒論牛頓運動定律經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，描述了物體在受力作用下的運動規(guī)律。能量守恒定律能量不能憑空產(chǎn)生或消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，總量保持不變。動量守恒定律在一個封閉的系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總動量保持不變。概念和定義運動學(xué)描述物體運動而不考慮物體運動的原因。動力學(xué)研究物體運動的原因和規(guī)律，即研究力和運動的關(guān)系。質(zhì)點一個理想化的物理模型，它把具有質(zhì)量的物體簡化為一個具有質(zhì)量的點。剛體一個理想化的物理模型，它把物體看成是一個形狀和大小不變的物體，物體上任意兩點之間的距離保持不變。牛頓第一定律1慣性物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的趨勢。2靜止?fàn)顟B(tài)靜止的物體將保持靜止?fàn)顟B(tài)，除非受到外力的作用。3勻速直線運動運動中的物體將保持勻速直線運動狀態(tài)，除非受到外力的作用。牛頓第二定律1加速度物體質(zhì)量和力的合力之比2力改變物體運動狀態(tài)的原因3質(zhì)量物體慣性大小的量度牛頓第三定律1作用力與反作用力2大小相等3方向相反4作用在不同物體上動量定理動量是物體運動狀態(tài)的量度，是質(zhì)量和速度的乘積。動量定理指出，物體動量的變化等于物體所受合外力的沖量。動量定理是牛頓第二定律的另一種表述，用于分析物體在受外力作用下的運動規(guī)律。動量守恒定律定義在一個封閉的系統(tǒng)中，總動量保持不變。應(yīng)用應(yīng)用于碰撞、爆炸、火箭發(fā)射等。公式Σmv=常數(shù)動量沖量關(guān)系定義動量沖量關(guān)系是指物體動量變化量等于它所受沖量的大小和方向。公式動量變化量等于沖量：Δp=I應(yīng)用動量沖量關(guān)系廣泛應(yīng)用于碰撞、爆炸等問題分析。角動量定理角動量是物體繞軸轉(zhuǎn)動慣性的量度角動量定理表明，物體角動量的變化量等于作用在物體上的外力矩對時間的積分角動量定理的數(shù)學(xué)表達式為：△L=∫τdt角動量守恒定律守恒條件當(dāng)作用在物體上的合外力矩為零時，物體的角動量保持不變。應(yīng)用范圍廣泛應(yīng)用于天體物理、機械設(shè)計、旋轉(zhuǎn)運動分析等領(lǐng)域。重要性揭示了旋轉(zhuǎn)運動中角動量的守恒性，是解釋旋轉(zhuǎn)運動的重要定律之一。機械能定理功力對物體做的功等于物體動能的變化量。勢能勢能是指物體由于其所處的位置或狀態(tài)而具有的能量，例如重力勢能和彈性勢能。守恒機械能定理指出，在只有保守力做功的情況下，物體動能和勢能之和保持不變。機械能守恒定律1能量守恒在沒有外力做功的情況下，系統(tǒng)的機械能保持不變。2動能勢能轉(zhuǎn)換動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)換，但總機械能保持不變。3應(yīng)用廣泛適用于各種物理系統(tǒng)，例如彈簧振子、擺錘、自由落體等。功和能量功物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生位移時，力對物體所做的功等于力的大小與位移大小的乘積。能量能量是物體做功的能力。能量的形式多種多樣，如動能、勢能、熱能等。功率功率是描述物體做功快慢的物理量，即物體在單位時間內(nèi)所做的功。功率的單位是瓦特(W)，1瓦特等于1焦耳每秒。簡諧運動定義在回復(fù)力與位移成正比，且方向始終指向平衡位置的條件下，物體所作的振動稱為簡諧運動。特點周期性、振幅恒定、頻率恒定。例子鐘擺的擺動、彈簧振子、聲波的傳播。重力勢能定義物體由于受到地球引力而具有的能量。公式Ep=mgh，其中m為質(zhì)量，g為重力加速度，h為高度。特點重力勢能是標(biāo)量，具有相對性。彈性勢能定義物體由于發(fā)生形變而具有的能量。影響因素彈性勢能的大小取決于物體的彈性系數(shù)和形變程度。應(yīng)用彈性勢能廣泛應(yīng)用于彈簧、橡膠等彈性材料中，例如彈弓、汽車減震器等。動能定義物體由于運動而具有的能量稱為動能。公式動能計算公式：Ek=1/2*mv^2，其中Ek表示動能，m表示物體的質(zhì)量，v表示物體的速度。特點動能是標(biāo)量，其大小與物體的質(zhì)量和速度的平方成正比。保守力能量守恒保守力做功與路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)。能量守恒定律在保守力場中成立。重力地球?qū)ξ矬w的引力是一種保守力，物體在重力場中運動時，其機械能守恒。彈力彈簧的彈力也是一種保守力，彈簧在彈性限度內(nèi)做功，其能量守恒。非保守力摩擦力物體之間相對運動時產(chǎn)生的阻力空氣阻力物體在空氣中運動時受到的阻力人或動物的力量人或動物施加的力動力學(xué)問題分析框架理解問題首先，我們要認(rèn)真閱讀題目，弄清楚問題的背景、條件和要求。建立模型根據(jù)問題的實際情況，建立合適的物理模型，包括選擇合適的坐標(biāo)系，確定物體的運動狀態(tài)和受力情況。應(yīng)用定律根據(jù)牛頓定律、動量定理、動量守恒定律、能量守恒定律等動力學(xué)定律，建立方程組。求解方程求解方程組，得到問題的解。檢驗結(jié)果最后，我們要對結(jié)果進行檢驗，看結(jié)果是否符合實際情況，是否符合問題的物理意義。典型動力學(xué)問題實例1例如，一個物體在水平面上做勻速直線運動，突然受到一個水平方向的力，求物體在受到力的作用后，速度和位移的變化。這類問題可以通過牛頓第二定律和動量定理來解決，需要根據(jù)題目的具體條件來選擇合適的解題方法。典型動力學(xué)問題實例2例如，一輛質(zhì)量為m的汽車在水平路面上行駛，其速度為v。當(dāng)汽車緊急剎車時，它會在摩擦力作用下逐漸減速。如果剎車距離為s，我們可以利用動能定理來計算剎車過程中的摩擦力大小。動能定理指出，物體動能的變化等于外力對它所做的功。在本例中，汽車的初動能為(1/2)mv^2，末動能為0，外力為摩擦力，故動能定理可寫成：-Fs=0-(1/2)mv^2。解出摩擦力大?。篎=(1/2)mv^2/s。典型動力學(xué)問題實例3一個單擺在重力場中做簡諧運動，求其周期和振幅。分析：這是一個典型的單擺問題，需要運用動能定理、勢能定理和簡諧運動的知識進行求解。典型動力學(xué)問題實例4考慮一個質(zhì)量為$m$的物體在光滑水平面上以速度$v_0$運動，它與一個質(zhì)量為$M$的靜止物體發(fā)生彈性碰撞。求碰撞后兩個物體的速度。根據(jù)動量守恒定律，碰撞前后系統(tǒng)的總動量保持不變。設(shè)碰撞后兩個物體的速度分別為$v_1$和$v_2$，則有：$mv_0=mv_1+Mv_2$根據(jù)能量守恒定律，碰撞前后系統(tǒng)的總動能保持不變。則有：$\frac{1}{2}mv_0^2=\frac{1}{2}mv_1^2+\frac{1}{2}Mv_2^2$結(jié)論與展望1回顧總結(jié)本課程回顧了動力學(xué)的基本原理和定律，涵蓋了牛頓運動定律、動量定理、角動量定理、機械能定理等核心概念。2應(yīng)用拓展這些理論在物理學(xué)、工程學(xué)、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，可以幫助我們理解和分析物體的運動規(guī)律。3未來展望未來我們將進一步探索更深層次的動力學(xué)內(nèi)容，例如非慣性系中的運動、相對論動力學(xué)等。問題與討論在學(xué)習(xí)和應(yīng)用動