動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律.ppt

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1、第三章　動(dòng)量定理及動(dòng)量守恒守恒定律1§3.1牛頓第一定律和慣性參考系一、牛頓第一定律孤立質(zhì)點(diǎn)靜止或作等速直線運(yùn)動(dòng)（每個(gè)物體繼續(xù)保持其靜止或作等速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，除非有力加于其上迫使它改變這種狀態(tài)）。使用范圍：質(zhì)點(diǎn)和慣性參考系。對(duì)牛頓第一定律的理解：（1）定性的說(shuō)明了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系：物體的運(yùn)動(dòng)并不需要力去維持，只有當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度）發(fā)生變化即產(chǎn)生加速度時(shí)，才需要力的作用。力的定義：力是一物體對(duì)另一物體的作用，是物體產(chǎn)生加速度的原因。（2）提出了“慣性”的概念：物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的特性，是物體所固有的。2二、慣性參考系：孤立粒子相對(duì)它

2、靜止或作等速直線運(yùn)動(dòng)的參考系。簡(jiǎn)稱“慣性系”。或者：牛頓第一定律能成立的參考系叫慣性系，否則稱為非慣性參考系。一般情況下，由觀察和實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)來(lái)判斷，如：在精度不太高時(shí)，地球參考系可以看作慣性參考系，又稱實(shí)驗(yàn)室參考系，或?qū)嶒?yàn)室坐標(biāo)系。在人造地球衛(wèi)星時(shí)，常選“地心——恒星坐標(biāo)系”：以地心為原點(diǎn)，坐標(biāo)軸指向恒星的慣性參考系。在研究行星等天體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，常選“日心——恒星坐標(biāo)系”：以太陽(yáng)中心為原點(diǎn)，坐標(biāo)軸指向其它恒星的慣性參考系。相對(duì)于慣性參考系作等速直線運(yùn)動(dòng)的參考系亦為慣性參考系，這就是慣性參考系的“傳遞性”：發(fā)現(xiàn)一個(gè)慣性系，變有無(wú)窮多個(gè)慣性系。注意

3、：運(yùn)動(dòng)只能是相對(duì)于參考系而言的，沒(méi)有參考系的運(yùn)動(dòng)描述都是沒(méi)有任何物理意義的。3§3.2慣性質(zhì)量?動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律運(yùn)動(dòng)的變化有何規(guī)律？問(wèn)題：式中各量如何定義？定律是如何建立的？1．慣性質(zhì)量“質(zhì)量的操作型定義”實(shí)驗(yàn)室氣桌上兩個(gè)滑塊的碰撞實(shí)驗(yàn)給出取國(guó)際千克原器為標(biāo)準(zhǔn)物體，以m0標(biāo)記，將它與某物體作用，記為m/m0，有規(guī)定m0=1千克（kg），則有4規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)物體的質(zhì)量mc=1kg，令標(biāo)準(zhǔn)物體與某物體相互作用，和分別表示標(biāo)準(zhǔn)物體和某物體速度的改變量，令：(2)式就是質(zhì)量的“操作型定義”。由(2)式可知：兩物體相撞，m大者較難改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或速度，反之

4、，m小者則較易。由此可以聯(lián)想到慣性，因此(2)式定義為慣性質(zhì)量，簡(jiǎn)稱“質(zhì)量”。則：（2）經(jīng)典力學(xué)中，質(zhì)量為一恒量，并且慣性質(zhì)量具有可加性。但當(dāng)質(zhì)點(diǎn)速度可與光速相比擬時(shí)，由相對(duì)論力學(xué)來(lái)確定，質(zhì)量隨速度的增加而增加：（3）5二、動(dòng)量　動(dòng)量守恒定理1.動(dòng)量的定義：質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量與其速度的乘積定義為該質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量。性質(zhì)：矢量，其方向與其速度方向相同。符號(hào)：物體系：有兩個(gè)或更多的相互作用的物體組成的研究對(duì)象叫做物體系。質(zhì)點(diǎn)系：若物體系中的物體均可視作質(zhì)點(diǎn)，則稱為質(zhì)點(diǎn)系。2.質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量：質(zhì)點(diǎn)系內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量的矢量和叫作質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量：數(shù)學(xué)公式：（4）63.動(dòng)量守恒

5、定律：實(shí)驗(yàn)表明，若質(zhì)點(diǎn)系不受質(zhì)點(diǎn)系以外其它物體的作用，該質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量守恒：（5）注意：動(dòng)量守恒定律是自然界最基本的定律之一。適用于：經(jīng)典力學(xué)，相對(duì)論力學(xué)，場(chǎng)，宏觀物體和微觀粒子組成的物體系。應(yīng)用：動(dòng)量守恒定律可以預(yù)測(cè)新粒子的存在。原子核的β衰變可寫為A?B+e，但實(shí)驗(yàn)顯示B核和e電子的徑跡不在一條直線上，違背動(dòng)量守恒定律。為此泡利（W.Pauli）于1930年提出中微子假說(shuō)來(lái)維護(hù)動(dòng)量守恒定律。1956年終于在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了中微子。在電磁學(xué)中研究?jī)蓚€(gè)運(yùn)動(dòng)帶電粒子，人們發(fā)現(xiàn)兩者動(dòng)量的矢量和似乎不守恒，后來(lái)考慮了電磁場(chǎng)的動(dòng)量，總動(dòng)量又守恒了。7§3.3

6、牛頓運(yùn)動(dòng)定律·伽利略相對(duì)性原理1.力·力的獨(dú)立作用原理1)由動(dòng)量變化引入力的概念實(shí)驗(yàn)表明兩質(zhì)點(diǎn)相互作用時(shí)動(dòng)量連續(xù)發(fā)生變化，但總動(dòng)量仍然守恒，即，在單位時(shí)間內(nèi)兩質(zhì)點(diǎn)交換的動(dòng)量為將時(shí)間間隔取極限，則有若分別考察兩質(zhì)點(diǎn)，它們各自的動(dòng)量都發(fā)生了變化，而變化的原因是相互作用，這種相互作用可以稱之為力，于是可以引入力的概念：8力是一物體對(duì)另一物體的作用，將受力物體視為質(zhì)點(diǎn)時(shí)，力可用受力物體動(dòng)量的變化率來(lái)量度式中k為常數(shù)。在SI中k=1，力的量綱為L(zhǎng)MT-2，于是或一般的可寫作2)力的獨(dú)立作用原理若在一質(zhì)點(diǎn)上同時(shí)作用幾個(gè)力，則這些力各自產(chǎn)生自己的效果而不相

7、互影響。3)質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理92．牛頓運(yùn)動(dòng)定律一自由粒子永遠(yuǎn)保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。（自由粒子是指不受任何相互作用的粒子）1)牛頓第一定律2)牛頓第二定律即，物體所獲得的加速度的大小與作用在物體上的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與和外力的方向相同。3)牛頓第三定律即，兩物體之間的相互作用力和反作用力沿同一直線，大小相等，方向相反，分別作用于兩個(gè)不同物體上。10三、伽利略的相對(duì)性原理牛頓定律適用于慣性系，從一慣性系變換為另一慣性系時(shí)，牛頓第二，三定律形式將不變：O系：O’系：因此，對(duì)于任何慣性參考系牛頓第二、三定律都成立。即

8、：任何慣性參考系在牛頓力學(xué)規(guī)律面前都是平等的或著說(shuō)是平權(quán)的。11舉例說(shuō)明：船勻速直線運(yùn)動(dòng)，船上的人讓小球自由下落：船上的人觀察：小球勻加速自由下落。地面上的人觀察：