大學(xué)物理學(xué)電子教案---機(jī)械能與機(jī)械能守恒定律計(jì)算

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1、3-7完全彈性碰撞完全非彈性碰撞3-8能量守恒定律3-9質(zhì)心質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律大學(xué)物理學(xué)電子教案機(jī)械能與機(jī)械能守恒定律復(fù)習(xí)功與功率質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理萬(wàn)有引力、重力、彈性力作功的特點(diǎn)物體沿任意閉合路徑運(yùn)行一周時(shí)，保守力對(duì)它所作的功為零。勢(shì)能重力勢(shì)能引力勢(shì)能彈性勢(shì)能質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理質(zhì)點(diǎn)系的功能原理機(jī)械能守恒定律3－7完全彈性碰撞完全非彈性碰撞一、碰撞1、概念兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體相遇，且相互作用持續(xù)一個(gè)極短暫的時(shí)間——碰撞。2、特點(diǎn)物體間的相互作用是突發(fā)性，持續(xù)時(shí)間極短。作用力峰值極大，碰撞符合動(dòng)量守恒定律的適用

2、條件。碰撞過程中物體會(huì)產(chǎn)生形變。3、碰撞過程的分析接觸階段：兩球?qū)π慕咏\(yùn)動(dòng)形變產(chǎn)生階段：兩球相互擠壓，最后兩球速度相同——?jiǎng)幽苻D(zhuǎn)變?yōu)閯?shì)能形變恢復(fù)階段：在彈性力作用下兩球速度逐漸不同而分開運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)菽苻D(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能分離階段：兩球分離，各自以不同的速度運(yùn)動(dòng)4、分類完全彈性碰撞：系統(tǒng)動(dòng)能守恒非彈性碰撞：系統(tǒng)動(dòng)能不守恒完全非彈性碰撞：系統(tǒng)以相同的速度運(yùn)動(dòng)二、完全彈性碰撞1、碰撞前后速度的變化兩球m1，m2對(duì)心碰撞，碰撞前速度分別為v10、v20，碰撞后速度變?yōu)関1、v2動(dòng)量守恒由上面兩式可得(4)/(3)得

3、碰撞前兩球相互趨近的相對(duì)速度（v10-v20）等于碰撞后兩球相互分開的相對(duì)速度（v2-v1）由（3）、（5）式可以解出2、討論若m1=m2，則v1=v20，v2=v10，兩球碰撞時(shí)交換速度。若v20=0，m1<

4、倍于大球體的速度運(yùn)動(dòng)。三、完全非彈性碰撞碰撞后系統(tǒng)以相同的速度運(yùn)動(dòng)v1=v2=v動(dòng)量守恒動(dòng)能損失為四、非完全彈性碰撞恢復(fù)系數(shù)牛頓提出碰撞定律：碰撞后兩球的分離速度v2-v1與碰撞前兩球的接近速度v10-v20之比為以定值，比值由兩球材料得性質(zhì)決定。該比值稱為恢復(fù)系數(shù)。完全非彈性碰撞：e=0，v2=v1完全彈性碰撞：e=1，v2-v1=v10-v20非完全彈性碰撞：0

5、在最低點(diǎn)與質(zhì)量為5kg的鋼塊作完全彈性碰撞。求碰撞后鋼球升高的高度。解：本題分三個(gè)過程：第一過程：鋼球下落到最低點(diǎn)。以鋼球和地球?yàn)橄到y(tǒng)，機(jī)械能守恒。以鋼球在最低點(diǎn)為重力勢(shì)能零點(diǎn)。第二過程：鋼球與鋼塊作完全彈性碰撞，以鋼球和鋼塊為系統(tǒng)，動(dòng)能和動(dòng)量守恒。第三過程：鋼球上升。以鋼球和地球?yàn)橄到y(tǒng)，機(jī)械能守恒。以鋼球在最低點(diǎn)為重力勢(shì)能零點(diǎn)。解以上方程，可得代入數(shù)據(jù)，得3－8能量守恒定律對(duì)于一個(gè)與自然界無(wú)任何聯(lián)系的系統(tǒng)來(lái)說，系統(tǒng)內(nèi)各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)換的，但是不論任何轉(zhuǎn)換，能量既不能產(chǎn)生，也不能消滅，能

6、量的總和是不變的。這就是能量守恒定律。一、內(nèi)容二、說明能量守恒定律同生物進(jìn)化論、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)被恩格斯譽(yù)為19世紀(jì)的三個(gè)最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)能量守恒定律是在無(wú)數(shù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，是自然科學(xué)的普遍規(guī)律之一。三、重要性自然界一切已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的過程都遵守能量守恒定律。凡是違反能量守恒定律的過程都是不可能實(shí)現(xiàn)的，例如“永動(dòng)機(jī)”只能以失敗而告終。四、守恒定律的意義自然界中許多物理量，如動(dòng)量、角動(dòng)量、機(jī)械能、電荷、質(zhì)量、宇稱、粒子反應(yīng)中的重子數(shù)、輕子數(shù)等等，都具有相應(yīng)的守恒定律。物理學(xué)特別注意守恒量和守恒定律的

7、研究，這是因?yàn)椋旱谝唬瑥姆椒ㄕ撋峡矗豪檬睾愣煽杀荛_過程細(xì)節(jié)而對(duì)系統(tǒng)始、末態(tài)下結(jié)論（特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)）。第二，從適用性來(lái)看：守恒定律適用范圍廣，宏觀、微觀、高速、低速均適用(牛頓定律只適用于宏觀、低速，但由它導(dǎo)出的動(dòng)量守恒定律的適用范圍遠(yuǎn)它廣泛，迄今為止沒發(fā)現(xiàn)它不對(duì)過)。第三，從認(rèn)識(shí)世界來(lái)看：守恒定律是認(rèn)識(shí)世界的有力武器。在新現(xiàn)象研究中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)守恒定律不成立時(shí)，往往作以下考慮：(1)尋找被忽略的因素，從而恢復(fù)守恒定律的應(yīng)用。(2)引入新概念，使守恒定律更普遍化。(3)無(wú)法“補(bǔ)救”時(shí)，宣布該守恒定律

8、失效。例1、中微子的發(fā)現(xiàn)問題的提出:·?衰變:核A??核B+e·如果核A靜止,則由動(dòng)量守恒應(yīng)有PB+Pe=0·但?衰變?cè)剖艺掌砻?B、e的徑跡并不在一條直線上。問題何在?是動(dòng)量守恒有問題?還是有其它未知粒子參與?物理學(xué)家堅(jiān)信動(dòng)量守恒。1930年泡利(W.Pauli)提出中微子假說，以解釋?衰變各種現(xiàn)象。1956年(26年后)終于在實(shí)驗(yàn)上直接找到中微子。1962實(shí)驗(yàn)上正式確定有兩種中微子：電子中微子?e?子中微子??例2、楊振寧、李政道:“弱作用下宇稱不守恒”榮獲1957年Nobe