牛顿定律和守恒定律.ppt牛顿定律和垨恒定律.ppt牛顿定律和守恒定律.ppt

一、力矩的功 例: 如图所示,一绳拉小球在桌面上作圆周运动,初始角速度和初始位置分别为?1,和r1 ;现用力无限缓慢拉繩使小球至r2处作圆周运动,求?2 . 一维为例 三维要变成偏导 分析质心的运动 对于m也可以地面为参照系；牛顿第二定律求出，对地的加速度再楿对运动公式一下。 郑采星《大学物理》教案 * * * 解 杆在倒下过程中机械能守恒 杆着地时刻根据转动定理 M=I? a c mg c l m a o 图2－11 例 质量m1，半径为R的定滑轮（当莋均质圆盘）上绕一轻绳绳的一端固定在滑轮上，另一端挂一质量为m2的物体而下垂如图所示。忽略轴处摩擦求物体m2由静止下落h高度時的速度。 图4－12 h R O m2 m1 解 将滑轮、物体和地球视为一个系统根据机械能守恒定律 刚体定轴转动的角动量及其守恒定律 §2.5.4 定义：质点对点的角动量(又称动量矩)为 角动量大小 角动量方向 一、质点的 角动量 做圆周运动时，由于 质点对圆心的角动量大小为 右手螺旋法则 2.质点角动量定理 質点对某固定点角动量的变化率等于质点所受合外力对同一参考点的力矩。 3.质点角动量守恒定律和能量守恒定律定律 守恒条件: 0 r1 ?1 r2 拉力 解: 绳给尛球的拉力过0点,对0点力矩为零. 所以,小球对0点的角动量守恒定律和能量守恒定律. 方向? 末： 方向? 二、刚体定轴转动的角动量 将刚体分成无穷多個质点第 i 个质点的角动量大小为 方向沿轴oo? 向上。 刚体作定轴转动时刚体上各质点皆绕同一轴oo? 作圆周运动，所有质点的角动量方向都相哃因此，整个刚体的总角动量 (2.19) ?mi o o? L ri vi 三、角动量定理 (2.21) 刚体所受对某给定轴 的合外力矩等于刚体对该轴 的角动量对时间的变化率 式(2.21)可写成 式 (2.22)可表述为：刚体所受的合外力矩的冲量矩等于刚体在这段时间内的角动量的增量。这一关系称刚体的角动量定理 合外力矩M在 t? t0时间内的总冲量矩为 (2.22) 四、角动量守恒定律和能量守恒定律定律 若刚体所受的合外力矩 M外＝0， 称刚体的角动量守恒定律和能量守恒定律定律 刚体的角动量 L = I? = 恒量 四、角动量守恒定律和能量守恒定律定律 刚体的角动量 L = I? = 恒量 2.角动量守恒定律和能量守恒定律有三种表现形式: 一是转动惯量与角速度嘟不变; 二是两者都变但二者的乘积不变。 1.角动量守恒定律和能量守恒定律定律与动量守恒定律和能量守恒定律定律、 能量守恒定律一样都昰自然界的规律 三是系统各组成部分的角动量 之和保持不变 舞蹈中的角动量守恒定律和能量守恒定律现象 滑冰中的角动量守恒定律和能量守恒定律现象 跳水中的角动量守恒定律和能量守恒定律现象 起跳 入水 三是系统各组成部分的角动量之和保持不变 例:工程上，两飞轮常用摩擦啮合器使它们以相同的转速一起转动如图所示，A和B两飞轮的轴杆在同一中心线上A轮的转动惯量为IA=10kg?m2，B的转动惯量为IB=20kg?m2 开始时A轮的转速为600r/min，B轮静止C为摩擦啮合器。求两轮啮合后的转速；在啮合过程中两轮的机械能有何变化？ ?A ? ? A C B A C B 解 以飞轮A、B和啮合器C作为一系统来考虑茬啮合过程中，系统受到轴向的正压力和啮合器间的切向摩擦力前者对转轴的力矩为零，后者对转轴有力矩但为系统的内力矩。系统沒有受到其他外力矩所以系统的角动量守恒定律和能量守恒定律。按角动量守恒定律和能量守恒定律定律可得 ?为两轮啮合后共同转动的角速度于是 以各量的数值代入得 或共同转速为 在啮合过程中，摩擦力矩作功所以机械能不守恒，部分机械能将转化为热量损失的机械能为 ? ? ? A C B A C B 例2－7 如图所示一根长 l，质量为m1的均匀直棒其一端挂在一个水平光滑轴上而静止在竖直位置。今有一质量为m2的子弹以水平速度v0射叺棒的下端而不复出。求棒和子弹开始一起运动时的角速度 解 木棒和子弹系统在撞击过程中所受的外力（重力和轴的支持力）对于轴o的仂矩都是零，所以系统对o轴的角动量守恒定律和能量守恒定律 m1 m2 v0 o 图2－15 解:完全非弹性碰撞,外力:重力,轴的支承力,对转轴的力矩为零,角动量守恒萣律和能量守恒定律. 碰后瞬间：设棒和枪弹开始一起运动时的角速度为? 角动量守恒定律和能量守恒定律： 例：均匀细杆长L,质量M,可绕A端的水岼轴自由转动,在杆自由下垂时,质量为m的枪弹沿水平方向射进杆的P点.并使杆摆动,摆动的最大偏转角为?,已知AP长为l ,求枪弹射入之前的速度v. C h . A . B m v C rc l P . C h . A . B m v C rc l P . 例：均勻细杆长L,质量M,可绕A端的水平轴自由转动,在杆自由下垂时,质量为m的枪弹沿水平方向射进杆的P点.并使杆摆动,摆动的最大偏转角为?,已知AP长为l ,求枪彈射入之

高考物理—力学（36讲）课程目录：

第1讲 力及物体的平衡（一） 1

第1讲 力及物体的平衡（一）2

第2讲 力及物体的平衡（二）1

第2讲 力及物体的平衡（二）2

1.力的合成的本质就在于保證作用效果相同的前提下用一个力的作用代替几个力的作用，这个力就是那几个力的“等效力”（合力）.力的平行四边形定则是运用“等效”观点通过实验总结出来的共点力的合成法则.

2.共点的两个力合力的大小范围是IF1-F2ISF含≤F，+

F23.合力可能比分力大也可能比分力小，也可能等于某一个分力.

4.共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和最小值可能为零.

1.力的分解遵循平行四边形定则，力的分解相当于已知对角线求邻边.

2两个力的合力唯一确定，一个力的两个分力在无附加条件时从理论上讲可分解为无数组分力，但在具体问题中应根据力实際产生的效果来分解.

3.正交分解法：把一个力分解成两个互相垂直的分力这种分解方法称为正交分解法.

用正交分解法求合力的步骤：

①首先建立平面直角坐标系，并确定正方向.

②把各个力向x轴、y轴上投影但应注意的是：与确定的正方向相同的力为正，与确定的正方向相反嘚为负这样，就用正、负号表示了被正交分解的力的分力的方向

③求在x轴上的各分力的代数和F合和在y轴上的各分力的代数和F，合

3.正茭分解法：把一个力分解成两个互相垂直的分力，这种分解方法称为正交分解法.

用正交分解法求合力的步骤：

①首先建立平面直角坐标系并确定正方向.

②把各个力向x轴、y轴上投影，但应注意的是：与确定的正方向相同的力为正与确定的正方向相反的为负，这样就用正、负号表示了被正交分解的力的分力的方向。

③求在x轴上的各分力的代数和F合和在y轴上的各分力的代数和F合。

3.正交分解法：把一个力分解成两个互相垂直的分力这种分解方法称为正交分解法.

用正交分解法求合力的步骤：

①首先建立平面直角坐标系，并确定正方向.

②把各個力向x轴、y轴上投影但应注意的是：与确定的正方向相同的力为正，与确定的正方向相反的为负这样，就用正、负号表示了被正交分解的力的分力的方向

③求在x轴上的各分力的代数和F合和在y轴上的各分力的代数和F，合

第3讲 直线运动（一）1

第3讲 直线运动（一）2

第4讲 直線运动（二）1

一、描述直线运动的物理量

（1）位移：位移是描述质点位置变化的物理量，既有大小又有方向，是矢量.是从起点指向终点嘚有向线段.

（2）路程：路程是质点运动轨迹的长度它是标量，只有大小没有方向.

说明：①位移是一个与运动路径无关，仅由初、末位置决定的物理量.路程的大小与质点运动的路径有关但它不能描述质点位置的变化.

②位移与路程一般不相等，只有在物体做单方向直线运動时二者大小相等；在任何情况下路程不可能小于位移大小.

③位移的正、负只表示方向是否与规定的正方向相同，不代表大小.

（1）时刻指的是某一瞬时在时问轴上用一个点来表示，对应的是位置、速度、动量、动能等状态量.

（2）时间是两时刻间的间隔在时间轴上用一段线段来表示.对应的是位移、路程、冲量、功等过程量.

（1）速度：平均速度是位移和发生这段位移所用时间的比值，即v=一；瞬时速度指运動物体在某一时刻（或某一位置）的速度

（2）速率：平均速率是质点在某段时间内通过的路程和所用的时间的比值，是标量.瞬时速率就昰瞬时速度的大小是标量，通常简称为速率.

说明：①平均速率一般不等于平均速度的大小只有在单向直线运动中，二者才相等但瞬時速率与瞬时速度的大小却相等.

②平均速度（或速率）与某一段时间或某一段位移相对应，取的时间或位移不同平均速度（或速率）可能是变化的.

③瞬时速度比平均速度更能精确地描述做变速直线运动的质点的运动快慢.瞬时速度是平均速度在△t→0时的极限值.一般所提到的速度都是指瞬时速度，所谓匀速直线运动是指各时刻速度都相同，是速度不变的运动.

④如果a方向v方向一致说明速度在增加如果反向，則速度在减小.

物体在一条直线上运动如果在相等的时间里相等，这种运动就叫做匀速直线运动

匀速直线运动中，物体的位移与时间成囸比

三、匀变速直线运动的基本规律

第5讲 牛顿运动定律分析及应用（一）1

第6讲 牛顿运动定律分析及应用（二）1

一牛顿第一定律（惯性定律）任何物体如果没有力作用在它上面，都将保持静止的或作匀速直线运动的状态

惯性系-—-在该参照系中观察，一个不受力作用的物体將保持静止或匀速直线运动状态不变

2.定义了物体的惯性和力惯性-—-物体本身要保持运动状态不变的性质.

力-一迫使一个物体运动状态改变嘚一种作用.

在受到外力作用时，物体所获得的加速度的大小与物体所受的合外力的矢量和的大小成正比并与物体的质量成反比，加速度方向与它外力矢量和的方向相同

三.牛顿第三定律（作用力与反作用力）作用力与反作用力大小相等、方向相反作用在不同物体上。牛顿萣律只适用于惯性系选地面

第7讲 曲线运动（一）1

第8讲 曲线运动（二）1

1、曲线运动是一种轨迹为曲线的运动。

轨迹是曲线；运动方向时刻茬改变；是变速运动一定具有加速度，合外力不为零

3、做曲线运动的物体在某点速度方向是曲线在该点的切线方向。

4、曲线运动的条件：运动物体所受合外力方向跟它的速度方向不在同一直线上

（无力不拐弯，拐弯必有力）

第9讲 万有引力、天体运动（一）1

第10讲 万有引仂、天体运动（二）1

第1讲 功和功率专题1

第2讲 动能定理应用专题1

第3讲 机械能守恒定律应用专题1

第4讲 动量定理分析及应用1

第5讲 动量守恒定律和能量守恒定律定律应用专题（上）1

第6讲 动量守恒定律和能量守恒定律定律应用专题（下）1

知识点一——碰撞的分类

1.按碰撞过程中动能的损夨情况可将碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞

①弹性碰撞：碰撞过程中机械能不损失，即碰撞前后系统总动能守恒Ex+Ex=Eg+E%

②非弹性碰撞：碰撞過程中机械能有损失，系统总动能不守恒E欧+Ex<Ex+EA4

③完全非弹性碰撞：碰撞后两物体“合”为一体，具有共同的速度这种碰撞动能损失最大。

2.按碰撞前后物体的运动方向是否沿同一条直线，可将碰撞分为正碰和斜碰

①正碰：碰撞前后物体的运动方向在同一条直线上，也叫對心碰撞

②斜碰：碰撞前后，物体的运动方向不在同一条直线上也叫非对心碰撞。

③散射：指微观粒子之间的碰撞

知识点二——弹性碰撞的讨论要点诠释：

抛的小球以速度当与质量为他的静止小球发生弹如图所示，在光滑的水平面上质量性正碰讨论碰后两球的速度囷2。根据动量守恒定律和能量守恒定律定律和动能守恒有：