动量定理和守恒.PPT

§4.2習題課——運動定律的應用（續）二.慣性系中的力學定律三.非慣性系中的力學定律一.慣性系和非慣性系甲乙?電話亭所受合力為零，為什麼不是相對我靜止，而是加速離我而去？[例]實際生活中常常遇到非慣性系中的力學問題。在非慣性系中牛頓運動定律不成立甲乙車靜止時，甲、乙均看到小球所受合力為零，加速度為零。當車加速運動時，情況如何？甲仍然看到小球所受合力為零，加速度為零。乙看到小球所受合力為零，卻產生水準加速度向他滾動。甲：小球上的合外力為零，保持靜止，符合牛頓運動定律。乙：小球雖受的合外力為零，但具有加速度，不符合牛頓定律。甲乙甲乙問題：如何在加速參考系（非慣性系）中借用牛頓定律形式研究物體的運動？方法：引入慣性力1.加速平動參考系以加速度相對於慣性系平動的非慣性系設想其中所有物體都受一虛擬力（慣性力）的作用大小：物體品質與非慣性系對慣性系的加速度方向：與非慣性系對慣性系的加速度方向相反性質：不是真實的力，無施力物體，無反作用力。作用：引人慣性力後，在非慣性系中，牛頓第二定律形式上成立。乙乙注意：慣性力有真實效果，可以測量。練習：為什麼要系安全帶？（庫柏《物理世界》）無法靠靜摩擦力平衡，必須系安全帶。非慣性系中的力學定律：與慣性系中的力學定律比較：以M為參考系列m的運動方程：如上講P68:例3以地面為參考系列M的運動方程xyMQMgxmgNy2.轉動參考系甲乙對甲：小球受彈力作圓周運動對乙：m受到彈性力的作用卻不運動，為什麼？因為圓盤為非慣性系，牛頓定律不成立。解決方法：m除受到彈性力作用外，還受到一與圓盤向心加速度方向相反的慣性力的作用。乙我們將在轉動參考系中沿半徑向外的慣性力稱為慣性離心力：引人慣性離心力後，在轉動參考系中可以用牛頓運動定律形式列方程。注意區分：向心力，離心力，慣性離心力O由於地球的自轉，地球表面的物體將受到一個如圖所示的慣性離心力，物體的重力即引力與慣性離心力的合力。教材72頁例6：本節重點：慣性系中的力學定律；慣性力的概念（為廣義相對論作準備）§4.3動量定理一、質點的動量定理1.微分形式2.積分形式*質點所受合力的衝量等於質點動量的增量分量式：Ot衝量和平均衝力衝量是對時間的累積效應，其效果在於改變物體的動量。二、質點系動量定理1.微分形式：2.積分形式：質點系所受外力向量和的衝量等於質點系總動量的增量。分量式：注意：質點系總動量的變化與內力的衝量無關。注意：牛頓第二定律反映了力的暫態效應；而動量定理則反映力對時間的累積效應，即加速度與合外力對應，而動量變化與合外力的衝量對應。內力的衝量起什麼作用？改變質點系總動量在系內各質點間的分配。例題：教材84頁4-9求：已知：請自行列方程。解1：對不對？物體可能飛離桌面，何時飛離？？靜摩擦力達到最大值以前與正壓力無關。物體何時開始運動？？則：？通過本題體會存在變力作用時的動量定理應用？t時刻：系統總品質為系統總動量為時刻：排出的燃氣品質為火箭速度為排出的燃氣速度為火箭品質為解：火箭和燃氣組成一個系統。例火箭的運動火箭依靠排出其內部燃燒室中產生的氣體來獲得向前的推力。設火箭發射時的品質為m0，速率為v0，燃料燒盡時的品質為m?，氣體相對於火箭排出的速率為ve。不計空氣阻力，求火箭所能達到的最大速率。系統的總動量為：時間內系統的動量增量為：火箭豎直向上運動時，忽略空氣阻力，外力為重力。取向上為正，由質點系動量定理得設時刻燃料燒盡，對上式兩邊積分得火箭水準飛行時：用增大噴氣速度和增大品質比的方法可以提高火箭末速度。多級火箭：設：光榮的長征火箭家族中國已經自行研製了四大系列12種型號的運載火箭：長征1號系列：發射近地軌道小衛星.長征2號系列：發射近地軌道中、大型衛星，和其他航天器.長征3號系列：發射地球同步高軌道衛星和航天器.長征4號系列：發射太陽同步軌道衛星.長征2號C火箭1970年4月……2003年5月：發射70次，將54顆國產衛星，27顆外國衛星，4艘神舟號無人飛船送入太空。成功率91％（美國德爾塔火箭：94％，歐空局阿麗亞娜火箭：93％，俄羅斯質子號火箭：90％）。2003年10月15日：長征2號F運載火箭成功發射神舟5號載人飛船。長征3號A火箭發射的東方紅三號通信衛星宇