大学物理学电子教案第2章-牛顿定律-动量守恒定律-能量守恒定律.ppt

国际单位制单位：焦耳（J）质点由a点沿曲线运动到b点的过程中，变力所做的功。元功：合力的功：结论：合力对质点所做的功等于每个分力对质点做功之代数和。在直角坐标系Oxyz中功率是反映做功快慢程度的物理量。功率：单位时间内所做的功。平均功率：瞬时功率：单位：W=J·s-1例1设作用在质量为2kg的物体上的力F=6tN。如果物体由静止出发沿直线运动，在头2s内这力做了多少功？解：两边积分：2-4-2动能和动能定理动能：质点因有速度而具有的对外做功本领。单位：J设质点m在力的作用下沿曲线从a点移动到b点元功：?1．质点动能定理总功：质点的动能定理：合外力对质点所做的功等于质点动能的增量。2．质点系的动能定理i一个由n个质点组成的质点系，考察第i个质点。质点的动能定理：对系统内所有质点求和质点系动能的增量等于作用于系统的所有外力和内力做功之代数和。质点系的动能定理：内力做功可以改变系统的总动能。值得注意：例2如图所示，用质量为m0的铁锤把质量为m的钉子敲入木板。设木板对钉子的阻力与钉子进入木板的深度成正比。在铁锤敲打第一次时，能够把钉子敲入1cm深，若铁锤第二次敲钉子的速度情况与第一次完全相同，问第二次能把钉子敲入多深？解：设铁锤敲打钉子前的速度为v0，敲打后两者的共同速度为v。铁锤第一次敲打时，克服阻力做功，设钉子所受阻力大小为：由动能定理，有：设铁锤第二次敲打时能敲入的深度为ΔS，则有质点系的动量定理：微分式：质点系统所受合外力的冲量等于系统总动量的增量。注意：系统的内力不能改变整个系统的总动量。O例1质量m=1kg的质点从O点开始沿半径R=2m的圆周运动。以O点为自然坐标原点。已知质点的运动方程为。试求从s到s这段时间内质点所受合外力的冲量。解：?例5一颗子弹在枪筒里前进时所受的合力大小为F=400-4?105t/3，子弹从枪口射出时的速率为300m/s。设子弹离开枪口处合力刚好为零。求：（1）子弹走完枪筒全长所用的时间t。（2）子弹在枪筒中所受力的冲量I。（3）子弹的质量。解：（1）（2）（3）2-2-3动量守恒定律质点系的动量定理：当时，有系统所受合外力为零时，系统的总动量保持不变。条件：动量守恒定律：说明：（1）系统的总动量守恒并不意味着系统内各个质点的动量不变，而是指系统动量总和不变。（2）当外力作用远小于内力作用时，可近似认为系统的总动量守恒。（如：碰撞、打击等）动量守恒的分量式：动量守恒定律是物理学中最重要、最普遍的规律之一，它不仅适合宏观物体，同样也适合微观物体。例3火箭以2.5?103m/s的速率水平飞行，由控制器使火箭分离。头部仓m1=100kg，相对于火箭的平均速率为103m/s。火箭容器仓质量m2=200kg。求容器仓和头部仓相对于地面的速率。解：v=2.5?103m/svr=103m/s设：头部仓速率为v1，容器仓速率为v2例4宇宙飞船在宇宙尘埃中飞行，尘埃密度为?。如果质量为mo的飞船以初速vo穿过尘埃，由于尘埃粘在飞船上，致使飞船速度发生变化。求飞船的速度与其在尘埃中飞行的时间的关系。（设飞船为横截面面积为S的圆柱体）解：某时刻飞船速度：v，质量：m动量守恒：质量增量：mv2-2-4火箭飞行原理设：t时刻：火箭的质量为m，速度为v；t+dt时刻：火箭的质量为m+dm速度为v+dv喷出气体的质量为-dm相对于火箭的速度为ur略去二阶无穷小量设：初始火箭总质量m0，壳体本身的质量为m1，燃料耗尽时火箭的速度为为质量比多级火箭：一级火箭速率：设各级火箭的质量比分别为N1，N2，N3，…二级火箭速率：三级火箭速率：三级火箭所能达到的速率为：设，N1=N2=N3=3得这个速率已超过了第一宇宙速度的大小。2-2-5质心与质心运动定理1．质心设由n个质点构成一质点系质量：m1，m2，…，mn位矢：，，…，质心位置的分量式：连续体的质心位置：对于密度均匀，形状对称的物体，其质心都在它的几何中心。说明：2．质心运