文档介绍：第3章动量守恒定律和能量守恒定律§3-1动量和动量守恒定理一、冲量力对时间的累积效应。例如:撑杆跳运动员从横杆跃过,落在海棉垫子上不会摔伤,如果不是海棉垫子,而是大理石板,又会如何呢?又如汽车从静止开始运动,加速到20m/s如果牵引力大,所用时间短,如果牵引力小所用的时间就长。可以看出,当物体的状态变化一定时,作用力越大,时间越短;作用力越小,时间越长。恒力的冲量力与力的作用时间的乘积为恒力的冲量。F-t图在F-t图曲线下的面积为冲量。曲线下的面积为:①.冲量是矢量,其方向为合外力的方向。②.冲量的单位:牛顿·秒,N·,物体受到的力是随时间变化的,如打棒球时,棒与球之间的作用力是随时间变化的。F-t图曲线下的面积为冲量。由高等数学中计算曲线下的面积方法,将曲线下的面积分割成无数多的矩形面积,再求和:为变力的冲量,即5、平均冲力由于力是随时间变化的,当变化较快时,力的瞬时值很难确定,用一平均的力代替该过程中的变力,用平均力F表示:平均力的作用效果与这段时间内变力的作用效果相同,用F~t图表示,曲线下面积,用与之相同的矩形面积来代替。二、动量我们常用速度来表示物体的运动状态,速度是否能全面反映物体的运动状态?例如:用速度相同的乒乓球和钢球去冲击玻璃。用动量来描写物体运动状态动量定义:单位:千克·米/秒,kg·m/:动量是状态量;冲量是过程量,②.动量方向为物体运动速度方向;冲量方向为合外力方向,即加速度方向或速度变化方向。三、质点的动量定理当作用在物体上的外力变化很快时,计算物体受到的冲量比较困难,但外力作用在物体上一段时间后会改变物体的运动状态,质点的动量定理建立起过程量冲量与状态量动量之间的关系。由牛顿第二定律由变力的冲量1、质点动量定理:质点所受的合外力冲量,等于质点动量的增量。2、明确几点计算物体冲量时,无须确定各个外力,只须知道质点始末两态的动量的变化即可。平均冲力的计算由:F为合外力,不是某一个外力动量定理的分量式:合外力的方向与动量增量的方向一致。四、应用动量定理解题方法及应用举例确定研究对象,分析运动过程;受力分析;规定正向,确定始末两态的动量P0、P;应用定理列方程求解。必要时进行讨论。例:质量为60kg的撑杆跳运动员,从5米的横杆跃过自由下落,,求地面对运动员的平均冲击力。解:以人为研究对象,可分为两个运动过程,下落过程----到达地面时的速度为:与地面接触碰撞过程,受力分析,规定向上为坐标正向。由可以看出当物体状态变化相同量,力的作用时间越短,物体受到的冲击力就越大。当作用时间很短时,重力可忽略不计。§3-2质点系动量定理和质心运动定理一、质点系的动量定理1、质点系的动量定理:合外力的冲量等于质点系动量的增量。两个质点组成的质点系,对两个质点分别应用质点的动量定理:考虑质点组成的系统,两式求和:即系统的内力矢量合为0。为系统的动量矢量合,2、注意:内力不会改变系统的动量,只有外力可改变系统的动量。例如:两队运动员拔河,有的人说甲队力气大,乙队力气小,所以甲队能获胜,这种说法是否正确?拔河时,甲队拉乙队的力,与乙队拉甲队的力是一对作用力与反作用力,为系统的内力,不会改变系统总的动量。只有运动员脚下的摩擦力才是系统外力,因此哪个队脚下的摩擦力大,哪个队能获胜。所以拔河应选质量大的运动员,以增加系统外力。再如:火箭发射过程中,火箭与喷射燃料之间的作用力为内力,但为什么火箭的动量却改变了呢?如果把火箭与燃料作为一个系统,火箭向上的动量与燃料向下的动量大小相等方向相反,系统总动量为0。二、质心运动定理定义质心: 质心运动定理:大学物理第八讲§3-3动量守恒定律一、动量守恒由质点系的动量定理:动量守恒条件:当,动量守恒定律:当系统所受的合外力为0时,系统的动量守恒。二、明确几点及举例1、对于一个质点当,则,2、对于一个质点系当,则,质点系受合外力为0,系统内的动量可以相互转移,但它们的总合保持不变。3、若合外力不为0,但在某个方向上合外力分量为0,哪个方向上合外力为0,哪个方向上动量守恒。,但如果系统的内力>>外力,可近似认为动量守恒。如打夯、火箭发射过程可认为内力>>外力,系统的动量守恒。例:一枚静止的炸弹在水平面内爆炸,炸成三块,第一块质量为m,速度v1=800m/s,向西;第二块质量为m,速度v2=600m/s,向南;第三块质量为2m,求:第三块弹片的速度大小和方向。解:炸弹爆炸过程中,合外力为0,系统动量守恒,建立坐标系,在x、y方向动量守恒:即:方向:§3-4碰撞碰撞过程可分为完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞、非完全弹性碰撞。本章主要研究对心碰撞,即碰撞前后物体在一条直线上