大學(xué)物理,力學(xué)中的守恒定律.ppt

《大學(xué)物理,力學(xué)中的守恒定律.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、同學(xué)們好！1三、動量定理力對時間的累積效應(yīng)1.質(zhì)點的動量定理微分形式積分形式質(zhì)點所受合力的沖量等于質(zhì)點動量的增量2分量式：沖量是對時間的累積效應(yīng)，其效果在于改變物體的動量。沖量和平均沖力Ot32.質(zhì)點系的動量定理微分形式：積分形式：質(zhì)點系所受外力矢量和的沖量等于質(zhì)點系動量的增量。分量式：注意：質(zhì)點系總動量的變化與內(nèi)力的沖量無關(guān)。4牛頓第二定律反映了力的瞬時效應(yīng)；而動量定理則反映力對時間的累積效應(yīng)，即加速度與合外力對應(yīng)，而動量變化與合外力的沖量對應(yīng)。內(nèi)力的沖量起什么作用？改變質(zhì)點系總動量在系內(nèi)各質(zhì)點間的分配。練習(xí)：教材108頁4-11求：已知：請自行列方程。5解1：對不

2、對？問題：物體何時飛離桌面？6問題：靜摩擦力達(dá)到最大值以前與正壓力無關(guān)。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(yīng)用7例題：如圖用傳送帶A輸送煤粉，料斗口在A上方高h(yuǎn)=0.5m處，煤粉自料斗口自由落在A上。設(shè)料斗口連續(xù)卸煤的流量為q=40kg·s-1，A以v=2.0m·s-1的水平速度勻速向右移動。求裝煤的過程中，煤粉對A的作用力的大小和方向。(不計相對傳送帶靜止的煤粉質(zhì)量)hA8解：煤粉對A的作用力即單位時間內(nèi)落下的煤粉給A的平均沖力。這個沖力大小等于煤粉單位時間內(nèi)的動量改變量，方向與煤粉動量改變量的方向相反。如何求煤粉動量的改變量？設(shè)時間內(nèi)落下的

3、煤粉質(zhì)量為則有由動量定理xy初動量末動量9煤粉給傳送帶的平均沖力為可得煤粉所受的平均沖力為xyO10解：火箭和燃?xì)饨M成一個質(zhì)點系。t時刻：系統(tǒng)總質(zhì)量為系統(tǒng)總動量為火箭的運動：火箭依靠排出其內(nèi)部燃燒室中產(chǎn)生的氣體來獲得向前的推力。設(shè)火箭發(fā)射時的質(zhì)量為m0，速率為v0，燃料燒盡時的質(zhì)量為m?，氣體相對于火箭排出的速率為ve。不計空氣阻力，求火箭所能達(dá)到的最大速率。v時刻：排出的燃?xì)赓|(zhì)量為火箭速度為排出的燃?xì)馑俣葹榛鸺|(zhì)量為11系統(tǒng)的總動量為dt時間內(nèi)系統(tǒng)的動量增量為:設(shè)時刻燃料燒盡，對上式兩邊積分得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(zhì)點系動量定理

4、得12火箭水平飛行時：用增大噴氣速度和增大質(zhì)量比的方法可以提高火箭末速度。多級火箭：設(shè)：13四、動量守恒定律1.動量守恒定律孤立系統(tǒng)的總動量不隨時間變化。孤立系統(tǒng)的質(zhì)心作勻速直線運動不受外力作用且總質(zhì)量不變的系統(tǒng)。由質(zhì)點系動量定理：當(dāng)質(zhì)點系所受外力的矢量和時，質(zhì)點系動量的時間變化率為零。即當(dāng)質(zhì)點系所受外力矢量和為零時，質(zhì)點系的總動量不隨時間變化。14(2)若系統(tǒng)內(nèi)力>>外力，以致外力可以略而不計時，可以近似應(yīng)用動量守恒定律處理問題。思考：系統(tǒng)動量守恒條件能否為：說明：(1)當(dāng)時，系統(tǒng)總動量不守恒，但(3)式中各速度應(yīng)對同一參考系而言。152.動量守恒定律的應(yīng)用解：“碰

5、撞”：相互靠近，由于斥力而分離的過程——散射。例題：?粒子散射中，質(zhì)量為m的?粒子與質(zhì)量為M的靜止氧原子核發(fā)生“碰撞”。實驗測出碰撞后，?粒子沿與入射方向成?=72?角方向運動，而氧原子核沿與?粒子入射方向成?=41?角反沖，如圖所示，求“碰撞”前后?粒子速率之比。對?粒子和氧原子核系統(tǒng)，碰撞過程中無外力作用，系統(tǒng)總動量守恒。Mm16由動量守恒定律得碰后：?粒子動量為氧原子核動量為碰前：?粒子動量為氧原子核動量為0解得“碰撞”前后，?粒子速率之比為直角坐標(biāo)系中xy17例題：如圖，水平地面上一輛靜止的炮車發(fā)射炮彈。炮車質(zhì)量為M，炮身仰角為?，炮彈質(zhì)量為m，炮彈剛出口時相

6、對炮身的速率為u，不計地面摩擦，求：(1)炮彈剛出口時，炮車反沖速度的大小。(2)若炮筒長為l,求發(fā)炮過程中炮車移動的距離。Mmx解:(1)以炮車、炮彈系統(tǒng)為研究對象，選地面為參考系，忽略地面摩擦力，系統(tǒng)水平方向動量守恒。設(shè)炮彈出口后，炮車相對于地面的速率為，則：解得：18(2)設(shè)發(fā)射炮彈過程中，任一時刻炮彈相對于炮身的速率為u(t)，炮身相對于地面的速率為v(t)，則利用前面的結(jié)果可得已知彈筒長度為則炮身在此過程中的位移為19例題：一繩跨過一定滑輪，兩端分別系有質(zhì)量m及M的物體，且M>m。最初M靜止在桌上，抬高m使繩處于松弛狀態(tài)。當(dāng)m自由下落距離h后，繩才被拉緊，求

7、此時兩物體的速率v和M所能上升的最大高度(不計滑輪和繩的質(zhì)量、軸承摩擦及繩的伸長)。運動過程分析當(dāng)m自由下落h距離，繩被拉緊的瞬間m和M獲得相同的運動速率v，此后m向下減速運動，M向上減速運動。M上升的最大高度為分兩個階段求解20解1：繩拉緊時沖力很大，忽略重力，系統(tǒng)動量守恒第一階段：繩拉緊，求共同速率v解2：動量是矢量，以向下為正，系統(tǒng)動量守恒：+以上兩種解法均不對！21設(shè)平均沖力大小為，取向上為正方向++正確解法：繩拉緊時沖力很大，輪軸反作用力不能忽略，m+M系統(tǒng)動量不守恒，應(yīng)分別對它們用動量定理。22+忽略重力，則有作業(yè)中類似問題：23+第二階