高中物理復(fù)習(xí)力學(xué)

1、精選ppt 第一章第一章 宏觀物質(zhì)運(yùn)動的力學(xué)規(guī)律宏觀物質(zhì)運(yùn)動的力學(xué)規(guī)律 物理學(xué)把物質(zhì)分為物理學(xué)把物質(zhì)分為實物物質(zhì)實物物質(zhì)和和場物質(zhì)場物質(zhì)。 實物實物具有靜止質(zhì)量、占有一定空間，以空間間隔具有靜止質(zhì)量、占有一定空間，以空間間隔形式存在的物質(zhì)形態(tài)。形式存在的物質(zhì)形態(tài)。實實物物物物質(zhì)質(zhì)宏觀物質(zhì)宏觀物質(zhì) 線度在線度在10-7m以上。顯出粒子性，服以上。顯出粒子性，服 從因果律，用經(jīng)典力學(xué)或相對論力學(xué)描述。從因果律，用經(jīng)典力學(xué)或相對論力學(xué)描述。 線度在線度在10-7m以下。顯出波粒二象性，以下。顯出波粒二象性， 服從統(tǒng)服從統(tǒng)計規(guī)律，用量子力學(xué)描述。計規(guī)律，用量子力學(xué)描述。 宏觀物質(zhì)表現(xiàn)為眾多粒子在一定溫

2、度、壓力下聚集宏觀物質(zhì)表現(xiàn)為眾多粒子在一定溫度、壓力下聚集而成的穩(wěn)定態(tài)，簡稱而成的穩(wěn)定態(tài)，簡稱物態(tài)物態(tài)。有熟知的氣、液、固、離子。有熟知的氣、液、固、離子態(tài)等。態(tài)等。精選ppt 場場。沒有確定的空間范圍，以連續(xù)形式存在的物。沒有確定的空間范圍，以連續(xù)形式存在的物質(zhì)形態(tài)。如電磁場、引力場等。也具有質(zhì)量、動量、質(zhì)形態(tài)。如電磁場、引力場等。也具有質(zhì)量、動量、能量，一樣遵循動量守恒、能量守恒。能量，一樣遵循動量守恒、能量守恒。 區(qū)別：區(qū)別： 實物物質(zhì)實物物質(zhì) 場物質(zhì)場物質(zhì) 具有不可入性具有不可入性 彌漫在一定空間范圍，滿彌漫在一定空間范圍，滿 足疊加原理足疊加原理 運(yùn)動速度不能達(dá)到光速運(yùn)動速度不能達(dá)到

3、光速 可能以光速傳播可能以光速傳播 可產(chǎn)生加速度可產(chǎn)生加速度 不能被加速不能被加速 可作為參考系可作為參考系 不能作為參考系不能作為參考系 精選ppt 聯(lián)系聯(lián)系： 任何實物物質(zhì)周圍都存在相關(guān)的場，場是傳遞實物任何實物物質(zhì)周圍都存在相關(guān)的場，場是傳遞實物間相互作用的媒介。間斷的實物和連續(xù)的場，構(gòu)成了物間相互作用的媒介。間斷的實物和連續(xù)的場，構(gòu)成了物質(zhì)質(zhì)間斷性和連續(xù)性的統(tǒng)一間斷性和連續(xù)性的統(tǒng)一。其次，實驗已經(jīng)證實，其次，實驗已經(jīng)證實，場與實物可以相互轉(zhuǎn)化場與實物可以相互轉(zhuǎn)化， 如如電子和正電子相遇將湮滅轉(zhuǎn)化為光子電子和正電子相遇將湮滅轉(zhuǎn)化為光子; 反過來，高能光反過來，高能光子在原子核的庫侖場中也

4、可轉(zhuǎn)化子在原子核的庫侖場中也可轉(zhuǎn)化 為正負(fù)電子對。為正負(fù)電子對。 應(yīng)該說，物質(zhì)的存在形式也是一個相對的概念，是應(yīng)該說，物質(zhì)的存在形式也是一個相對的概念，是相對于我們今天的認(rèn)識水平，今后有可能發(fā)現(xiàn)新的物質(zhì)相對于我們今天的認(rèn)識水平，今后有可能發(fā)現(xiàn)新的物質(zhì)形式。形式。精選ppt 在各種形態(tài)的物質(zhì)運(yùn)動中，最簡單的是機(jī)械運(yùn)動在各種形態(tài)的物質(zhì)運(yùn)動中，最簡單的是機(jī)械運(yùn)動(即位置隨時間變動即位置隨時間變動)。經(jīng)典力學(xué)在研究機(jī)械運(yùn)動上是。經(jīng)典力學(xué)在研究機(jī)械運(yùn)動上是十分成功的。本章著重介紹伽利略、牛頓對經(jīng)典力學(xué)十分成功的。本章著重介紹伽利略、牛頓對經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)及經(jīng)典力學(xué)的基本原理：萬有引力定律、動量的貢獻(xiàn)及經(jīng)典

5、力學(xué)的基本原理：萬有引力定律、動量守恒定律守恒定律 、機(jī)械能守恒定律和角動量守恒定律。最后、機(jī)械能守恒定律和角動量守恒定律。最后介紹對宏觀物質(zhì)運(yùn)動更一般的描述狹義相對論和相對介紹對宏觀物質(zhì)運(yùn)動更一般的描述狹義相對論和相對論力學(xué)。論力學(xué)。 精選ppt 1-1 經(jīng)典力學(xué)的建立經(jīng)典力學(xué)的建立 在中國，在中國，15-16世紀(jì)即明朝也曾有過資本主義萌芽，但世紀(jì)即明朝也曾有過資本主義萌芽，但在中國并沒有成長起來。在中國并沒有成長起來。14-16世紀(jì)歐洲經(jīng)歷了文藝復(fù)興世紀(jì)歐洲經(jīng)歷了文藝復(fù)興時期。時期。 那時由于城市商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，資本主義生產(chǎn)關(guān)那時由于城市商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，資本主義生產(chǎn)關(guān)系已經(jīng)在歐洲封建制度內(nèi)

6、部逐步形成，文化上也開始反映系已經(jīng)在歐洲封建制度內(nèi)部逐步形成，文化上也開始反映新興資產(chǎn)階級的利益和要求。新興資產(chǎn)階級的利益和要求。 當(dāng)時的思潮主要是反對中當(dāng)時的思潮主要是反對中世紀(jì)的禁欲主義和宗教觀，擺脫教會對人們思想的束縛。世紀(jì)的禁欲主義和宗教觀，擺脫教會對人們思想的束縛。在自然科學(xué)方面也有極大的發(fā)展，表現(xiàn)在在自然科學(xué)方面也有極大的發(fā)展，表現(xiàn)在: 1.天文學(xué)上的突破天文學(xué)上的突破 波蘭物理學(xué)家哥白尼波蘭物理學(xué)家哥白尼 1539 年提出年提出“日心說日心說”，對托勒密的，對托勒密的“地心說地心說”提出挑戰(zhàn)。事實上托提出挑戰(zhàn)。事實上托勒密的勒密的 “地心說地心說”一直被教會用作上帝創(chuàng)造世界理論支

7、一直被教會用作上帝創(chuàng)造世界理論支柱。柱。精選ppt 意大利的布魯諾為宣傳意大利的布魯諾為宣傳“日心說日心說”被宗教裁判所判被宗教裁判所判處死刑，燒死在羅馬。處死刑，燒死在羅馬。1492年哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲大陸，年哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲大陸，1519-1522年麥哲倫船隊完成環(huán)球航行年麥哲倫船隊完成環(huán)球航行, 為地圓說提供為地圓說提供了無可辯駁的事實。到了無可辯駁的事實。到17世紀(jì)德國天文學(xué)家開普勒總世紀(jì)德國天文學(xué)家開普勒總結(jié)出行星運(yùn)動的三大定律。結(jié)出行星運(yùn)動的三大定律。 2.經(jīng)典力學(xué)的誕生經(jīng)典力學(xué)的誕生 意大利科學(xué)家伽利略意大利科學(xué)家伽利略(1564-1642)是開普勒的同時代人是開普勒的同時代人.他從物

8、理學(xué)的角度支持日心他從物理學(xué)的角度支持日心說。因宣傳日心說受到教會的迫害說。因宣傳日心說受到教會的迫害 ,直到死后直到死后300多年的多年的1979年年,羅馬教皇保羅二世提出為伽利略平反。羅馬教皇保羅二世提出為伽利略平反。1980年正年正式宣布當(dāng)年教會壓制伽利略的意見是錯誤的。伽利略被式宣布當(dāng)年教會壓制伽利略的意見是錯誤的。伽利略被尊為近代科學(xué)之父。他的主要貢獻(xiàn)是發(fā)展了科學(xué)實驗方尊為近代科學(xué)之父。他的主要貢獻(xiàn)是發(fā)展了科學(xué)實驗方法。法。精選ppt 他還設(shè)計出斜面實驗，證明沿斜面下滑的物體作他還設(shè)計出斜面實驗，證明沿斜面下滑的物體作加速運(yùn)動加速運(yùn)動,其加速度與重量無關(guān)。還發(fā)現(xiàn)斜面越陡加速其加速度與

9、重量無關(guān)。還發(fā)現(xiàn)斜面越陡加速度越大，在極限情況下度越大，在極限情況下 斜面垂直，自由下落物體的加斜面垂直，自由下落物體的加速度是一樣的。速度是一樣的。 當(dāng)斜面完全水平時，加速度為零，這當(dāng)斜面完全水平時，加速度為零，這sinmggm 他對力學(xué)相對性原理他對力學(xué)相對性原理的思考留下了的思考留下了“伽利略變伽利略變換換”。伽利略為牛頓力。伽利略為牛頓力時運(yùn)動物體就應(yīng)該沿直線時運(yùn)動物體就應(yīng)該沿直線永遠(yuǎn)運(yùn)動下去，從而實現(xiàn)永遠(yuǎn)運(yùn)動下去，從而實現(xiàn)了不靠外力維持的了不靠外力維持的“慣性慣性運(yùn)動運(yùn)動”，并逐步明確了，并逐步明確了“加速度加速度”概念。概念。學(xué)的建立鋪平了道路。學(xué)的建立鋪平了道路。精選ppt 牛頓

10、牛頓(1642-1727)杰出的英國科學(xué)家。伽利略、開杰出的英國科學(xué)家。伽利略、開普勒等人工作的基礎(chǔ)上確立了力學(xué)的三條基本定律和普勒等人工作的基礎(chǔ)上確立了力學(xué)的三條基本定律和萬有引力定律。為了表述力學(xué)運(yùn)動，他與萊布尼茲差萬有引力定律。為了表述力學(xué)運(yùn)動，他與萊布尼茲差不多同時發(fā)明了微積分，不多同時發(fā)明了微積分，1686年牛頓出版了名著年牛頓出版了名著自自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理,總結(jié)出萬有引力定律、運(yùn)動物體總結(jié)出萬有引力定律、運(yùn)動物體的三定律、動量守恒定律。這是物理學(xué)學(xué)史上的第一的三定律、動量守恒定律。這是物理學(xué)學(xué)史上的第一次大綜合，人們也習(xí)慣在把經(jīng)典力學(xué)稱為牛頓力學(xué)。次大綜合，人們也習(xí)

11、慣在把經(jīng)典力學(xué)稱為牛頓力學(xué)。牛頓還發(fā)現(xiàn)了光的色散現(xiàn)象主張光的微粒說，發(fā)現(xiàn)白牛頓還發(fā)現(xiàn)了光的色散現(xiàn)象主張光的微粒說，發(fā)現(xiàn)白光是由不同波長的光波組成，光是由不同波長的光波組成，1675年觀察到牛頓環(huán)。年觀察到牛頓環(huán)。在天文學(xué)上創(chuàng)制了反射式望遠(yuǎn)鏡。在天文學(xué)上創(chuàng)制了反射式望遠(yuǎn)鏡。精選ppt 1-2 經(jīng)典力學(xué)對物體運(yùn)動的描述經(jīng)典力學(xué)對物體運(yùn)動的描述 一一. 經(jīng)典力學(xué)的時空觀經(jīng)典力學(xué)的時空觀 自古以來自古以來,空間的概念來源于物體的廣延性空間的概念來源于物體的廣延性,時間的概時間的概念來源于過程的持續(xù)性。念來源于過程的持續(xù)性。 為了描述物體的運(yùn)動為了描述物體的運(yùn)動,必須指明物體是相對于什么物必須指明物體是

12、相對于什么物體而運(yùn)動體而運(yùn)動,被選為參照的物體稱為參考系。被選為參照的物體稱為參考系。 經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為空間和時間是與任何物體及其運(yùn)動無經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為空間和時間是與任何物體及其運(yùn)動無關(guān)的，存在絕對空間和絕對時間。牛頓在關(guān)的，存在絕對空間和絕對時間。牛頓在自然哲學(xué)的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理數(shù)學(xué)原理一書中說一書中說: “絕對的空間，就其本性來說，是絕對的空間，就其本性來說，是與任何外在的情況無關(guān)。始終保持著相似和不變。與任何外在的情況無關(guān)。始終保持著相似和不變?！本xppt“絕對的純粹的數(shù)學(xué)的時間，就其本性來說，均勻地絕對的純粹的數(shù)學(xué)的時間，就其本性來說，均勻地流逝而與任何外在的情況無關(guān)。流逝而與任何外在的情

13、況無關(guān)?！?空間反映物質(zhì)運(yùn)動的廣延性?？臻g兩點(diǎn)的距離為空間反映物質(zhì)運(yùn)動的廣延性?？臻g兩點(diǎn)的距離為長度。人類選擇與自身大小相適應(yīng)的長度。人類選擇與自身大小相適應(yīng)的“米米”作為長度作為長度的基本單位。的基本單位。 1983年第年第17屆國際計量大會定義屆國際計量大會定義,米是米是光在真空中光在真空中1/299792458秒時間間隔內(nèi)運(yùn)行路程的長秒時間間隔內(nèi)運(yùn)行路程的長度。度。 時間表征物質(zhì)運(yùn)動的持續(xù)性時間表征物質(zhì)運(yùn)動的持續(xù)性. 1967年第年第13屆國際屆國際計量大會定義，計量大會定義，1秒所持續(xù)的時間是銫秒所持續(xù)的時間是銫-133原子基態(tài)原子基態(tài)的兩個超精細(xì)能級之間躍遷所對應(yīng)的輻射周期的的兩個超

14、精細(xì)能級之間躍遷所對應(yīng)的輻射周期的9192631770倍。倍。 二二. 時間和空間測量的單位時間和空間測量的單位精選ppt 三三. 對物體運(yùn)動的描述對物體運(yùn)動的描述先選擇參考系先選擇參考系 慣性參考系慣性參考系:牛頓運(yùn)動定律適用的參考系牛頓運(yùn)動定律適用的參考系, 且相對于且相對于一慣性系作勻速直線運(yùn)動的一切參考系都是慣性系。地一慣性系作勻速直線運(yùn)動的一切參考系都是慣性系。地球是很好的慣性系。球是很好的慣性系。 非慣性系非慣性系:牛頓運(yùn)動定律不適用的參考系牛頓運(yùn)動定律不適用的參考系 在參考系上固連一坐標(biāo)系（如直角坐標(biāo)系），從坐在參考系上固連一坐標(biāo)系（如直角坐標(biāo)系），從坐標(biāo)原點(diǎn)到質(zhì)點(diǎn)所在位置作的有

15、向線段為位置矢量標(biāo)原點(diǎn)到質(zhì)點(diǎn)所在位置作的有向線段為位置矢量 。 位置矢量對時間的變化率是速度位置矢量對時間的變化率是速度 。 速度對時間的變化率是加速度速度對時間的變化率是加速度 。加速度加速度速度速度xoyPrvartrdd v22ddddttarv 精選ppt 改變物體運(yùn)動狀態(tài)的作用是來自于物體以外的環(huán)改變物體運(yùn)動狀態(tài)的作用是來自于物體以外的環(huán)境境外界。描述外界對物體的作用外界。描述外界對物體的作用, 本章引入力本章引入力 , 沖沖量量 , 功功W 三個物理量。為描述物體的運(yùn)動狀態(tài)可相應(yīng)的三個物理量。為描述物體的運(yùn)動狀態(tài)可相應(yīng)的用三個物理量加速度用三個物理量加速度 ,動量動量 ,能量能量E

16、, 即即 外界對物體的作用外界對物體的作用 W 物體的運(yùn)動狀態(tài)物體的運(yùn)動狀態(tài) EFIaP 力力，沖量，加速度，動量是矢量，由大小和方向兩沖量，加速度，動量是矢量，由大小和方向兩要素決定的物理量。功要素決定的物理量。功，能是標(biāo)量，只由大小決定。矢能是標(biāo)量，只由大小決定。矢量的印刷體用黑體量的印刷體用黑體F，I，a，p表示，手寫用表示，手寫用 ，。，。FIPaFIaP精選ppt 例題例題1-1 將一球從屋頂以將一球從屋頂以10m/s速度下拋，求球下落速度下拋，求球下落2s后的速度及后的速度及2s內(nèi)下落的距離內(nèi)下落的距離。 解解：拋出后，球作加速度為拋出后，球作加速度為g的勻加速運(yùn)動。取拋出的勻加速

17、運(yùn)動。取拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，向下為點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，向下為y軸正向。球下落軸正向。球下落2s后的速度為后的速度為m/s6 .2928 . 910 gt0vv2s內(nèi)下落的距離內(nèi)下落的距離m6 .3928 . 9212102122 gtty0v精選ppt 1-3 牛頓三定律牛頓三定律 牛頓三定律是經(jīng)典力學(xué)的基本定律，是牛頓在前人牛頓三定律是經(jīng)典力學(xué)的基本定律，是牛頓在前人的基礎(chǔ)上總結(jié)發(fā)展得出。牛頓在的基礎(chǔ)上總結(jié)發(fā)展得出。牛頓在自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理一書中給出三定律：一書中給出三定律： 第一定律：任何物體都保持靜止或勻速直線運(yùn)動的狀第一定律：任何物體都保持靜止或勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)，直到其他物

18、體對它的作用迫使它改變這種狀態(tài)為止。態(tài)，直到其他物體對它的作用迫使它改變這種狀態(tài)為止。 第二定律：物體受到外力作用時，物體所獲得的加速第二定律：物體受到外力作用時，物體所獲得的加速度的大小與合外力的大小成正比，并與物體的質(zhì)量成反比度的大小與合外力的大小成正比，并與物體的質(zhì)量成反比；加速度的方向與合外力方向相同。寫為；加速度的方向與合外力方向相同。寫為 = m式中式中 表示物體在合外力表示物體在合外力 作用下獲得的加速度，作用下獲得的加速度，m表示表示其質(zhì)量。其質(zhì)量。FaaF精選ppt 第三定律：當(dāng)物體第三定律：當(dāng)物體A以力以力 1作用在物體作用在物體B上時，物體上時，物體B也必定同時以力也必定

19、同時以力 2作用在物體作用在物體A上，上，1和和 2在同一直線上在同一直線上，大小相等，方向相反。寫為，大小相等，方向相反。寫為 1= - 2 牛頓三定律只在慣性系成立，研究對象是單個物體牛頓三定律只在慣性系成立，研究對象是單個物體。 FFFFF 1-4 萬有引力定律萬有引力定律 一一. 萬有引力定律的建立萬有引力定律的建立 牛頓之前的德國天文學(xué)家開普勒在前人工作的基礎(chǔ)牛頓之前的德國天文學(xué)家開普勒在前人工作的基礎(chǔ)上上,經(jīng)過經(jīng)過16 年的研究歸納出行星運(yùn)動的三定律年的研究歸納出行星運(yùn)動的三定律:F精選ppt (1)行星作橢圓軌道運(yùn)動行星作橢圓軌道運(yùn)動, 太陽位于太陽位于橢圓的一個焦點(diǎn)上。橢圓的一

20、個焦點(diǎn)上。 (2)太陽到行星的矢徑在相等的時間太陽到行星的矢徑在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。內(nèi)掃過相等的面積。 (3)行星繞太陽的橢圓軌道的半長軸行星繞太陽的橢圓軌道的半長軸a 的立方與它繞太陽的周期的立方與它繞太陽的周期T 的平方成的平方成正比正比 , 即即 kTa常量23其中其中k與行星的性質(zhì)無關(guān)與行星的性質(zhì)無關(guān), 是太陽系的常數(shù)。是太陽系的常數(shù)。 在開普勒全面解決了行星運(yùn)動規(guī)律之后在開普勒全面解決了行星運(yùn)動規(guī)律之后,面臨的問題面臨的問題是是“為什么行星會保持在軌道上為什么行星會保持在軌道上?”“為什么行星會這樣為什么行星會這樣運(yùn)動運(yùn)動?”.a精選ppt 開普勒已經(jīng)注意到這些問題開普勒已經(jīng)

21、注意到這些問題,他意識到這種運(yùn)動一他意識到這種運(yùn)動一定是外界對物體的作用定是外界對物體的作用力產(chǎn)生的。但最終悟出其中力產(chǎn)生的。但最終悟出其中奧秘的是牛頓。奧秘的是牛頓。hyxL0vO 牛頓把月亮與地面的拋牛頓把月亮與地面的拋體作比較。如圖體作比較。如圖, 在高塔上沿在高塔上沿水平方向拋出一石子水平方向拋出一石子,石子將石子將沿一條向下彎的曲線沿一條向下彎的曲線(拋物線拋物線)運(yùn)動運(yùn)動,最終落在地面。伽利略最終落在地面。伽利略已經(jīng)指出已經(jīng)指出,保持物體運(yùn)動不需保持物體運(yùn)動不需要力要力, 物體運(yùn)動的改變才需要物體運(yùn)動的改變才需要力。力。精選ppt 現(xiàn)在石子從拋出時的水平方向改變?yōu)椴粩鄰澫虻噩F(xiàn)在石子

22、從拋出時的水平方向改變?yōu)椴粩鄰澫虻孛?，這表明石子運(yùn)動速度的大小和方向都是不斷改變面，這表明石子運(yùn)動速度的大小和方向都是不斷改變的因而石子在運(yùn)動過程中必受到外界對它的作用，的因而石子在運(yùn)動過程中必受到外界對它的作用，牛頓把這種外來的作用歸結(jié)為牛頓把這種外來的作用歸結(jié)為地球的引力地球的引力。牛頓進(jìn)一。牛頓進(jìn)一步思索了石子的運(yùn)動。步思索了石子的運(yùn)動。0v0v 他設(shè)想如果拋石子的力更他設(shè)想如果拋石子的力更大些，即水平速度的值更大大些，即水平速度的值更大些，那末石子的運(yùn)動情況會怎些，那末石子的運(yùn)動情況會怎樣？請看右圖樣？請看右圖。精選ppt 思考一下結(jié)果是什么？思考一下結(jié)果是什么？0v 加大，加大，L加

23、大，拋物線的彎加大，拋物線的彎曲程度減小。可以設(shè)想：曲程度減小?？梢栽O(shè)想：如果石如果石子運(yùn)動曲線的彎曲程度正好與地子運(yùn)動曲線的彎曲程度正好與地球表面的彎曲程度一致，那么石球表面的彎曲程度一致，那么石子就永遠(yuǎn)不會落到地面上子就永遠(yuǎn)不會落到地面上。地地球球0v0v精選ppt月R地球B 牛頓牛頓把月亮比作拋體把月亮比作拋體正正是由于地球引力的作用，使月是由于地球引力的作用，使月球運(yùn)動曲線的彎曲程度恰好與球運(yùn)動曲線的彎曲程度恰好與地球表面的彎曲程度相同，所地球表面的彎曲程度相同，所以月亮永遠(yuǎn)不會落到地球上。以月亮永遠(yuǎn)不會落到地球上。 牛頓用了類比的方法。牛頓用了類比的方法。類類比比是根據(jù)兩個或兩類對象

24、之間是根據(jù)兩個或兩類對象之間存在的某些相似進(jìn)而推出它們存在的某些相似進(jìn)而推出它們在其它方面也可能有相似的一在其它方面也可能有相似的一種邏輯思維方法。種邏輯思維方法。精選ppt二萬有引力定律二萬有引力定律那么這種引力的表達(dá)式是什么？那么這種引力的表達(dá)式是什么？牛頓想到開普勒定律牛頓想到開普勒定律。如果把行星的運(yùn)動簡化為繞太陽作勻速圓周運(yùn)動如果把行星的運(yùn)動簡化為繞太陽作勻速圓周運(yùn)動(注意在此牛頓用了簡化模型的方法，開普勒第一定注意在此牛頓用了簡化模型的方法，開普勒第一定律說行星繞太陽作橢圓運(yùn)動。律說行星繞太陽作橢圓運(yùn)動。)以速率以速率v在半徑為在半徑為R的圓周上運(yùn)動的行星的圓周上運(yùn)動的行星, 必受

25、到向心力必受到向心力F的作用的作用, F產(chǎn)生產(chǎn)生的向心加速度滿足的向心加速度滿足222242TRRTRRa v精選ppt式中式中T是行星的運(yùn)動周期是行星的運(yùn)動周期.于是于是 在半徑為在半徑為 軌道上軌道上運(yùn)動周期運(yùn)動周期 為為 兩行星的向心加速度之比為兩行星的向心加速度之比為21222122222112214:4TRTRTRTRaa2, 1RR2, 1TT按開普勒第三定律按開普勒第三定律,行星繞太陽運(yùn)動的周期的平方與它行星繞太陽運(yùn)動的周期的平方與它到太陽距離的立方成正比到太陽距離的立方成正比將此式代入上式得將此式代入上式得32312221RRTT 212221:RRaa 精選pptamF 產(chǎn)生

26、向產(chǎn)生向心加速心加速度的力度的力是萬有是萬有引力引力21Ra 萬有引萬有引力與距力與距離平方離平方成反比成反比mgF 物體所受地物體所受地球的引力與球的引力與物體質(zhì)量成物體質(zhì)量成正比正比21FF 地球所受地球所受物體的引物體的引力與地球力與地球質(zhì)量成正質(zhì)量成正比比221RmmGF 精選ppt 由此推出萬有引力定律由此推出萬有引力定律: 任何天體任何天體 (也包括物體也包括物體) 間的引力大小與兩天體間距離的平方成反比間的引力大小與兩天體間距離的平方成反比, 與這兩天與這兩天體的質(zhì)量乘積成正比體的質(zhì)量乘積成正比，寫為，寫為221RmmGF 式中式中 分別為兩天體的質(zhì)量分別為兩天體的質(zhì)量, R為兩

27、者間的距離為兩者間的距離, G為引力常數(shù)為引力常數(shù) 。100年后英國物理學(xué)家卡文迪什用扭稱年后英國物理學(xué)家卡文迪什用扭稱實驗測出實驗測出2,1mm2211/106726. 6千千克克米米牛牛頓頓 G1986年國際科學(xué)聯(lián)盟理事會科技數(shù)據(jù)委員會推薦的值年國際科學(xué)聯(lián)盟理事會科技數(shù)據(jù)委員會推薦的值為為 2211/108567259. 6千千克克米米牛牛頓頓 G精選ppt 三三. 實驗驗證實驗驗證 萬有引力定律建立后萬有引力定律建立后,在其指導(dǎo)下準(zhǔn)確地預(yù)言了彗在其指導(dǎo)下準(zhǔn)確地預(yù)言了彗星的出現(xiàn)、海洋潮汐等。但星的出現(xiàn)、海洋潮汐等。但18世紀(jì)末世紀(jì)末19世紀(jì)初，人們世紀(jì)初，人們在用其計算天王星軌道和位置時出

28、現(xiàn)偏差。難道萬有在用其計算天王星軌道和位置時出現(xiàn)偏差。難道萬有引力定律不能解釋天王星的運(yùn)動？引力定律不能解釋天王星的運(yùn)動？1781年年英國人赫歇英國人赫歇爾用自制的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了天王星。天王星的發(fā)現(xiàn)突破爾用自制的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了天王星。天王星的發(fā)現(xiàn)突破了土星是太陽系邊界的思想了土星是太陽系邊界的思想, 因而天王星也未必是太陽因而天王星也未必是太陽系的邊界系的邊界,很可能在天王星外面還有一顆末知的新行星，很可能在天王星外面還有一顆末知的新行星，由于新行星的引力使計算天王星的軌道時出現(xiàn)偏差。由于新行星的引力使計算天王星的軌道時出現(xiàn)偏差。精選ppt 1845年年英國劍橋大學(xué)學(xué)生亞當(dāng)斯作的計算。英國劍橋大學(xué)

29、學(xué)生亞當(dāng)斯作的計算。 1846年年6月月,另一位法國青年勒維斯也計算出新行星另一位法國青年勒維斯也計算出新行星的軌道的軌道, 他把結(jié)果寄給柏林天文臺。幸好在收到這封信他把結(jié)果寄給柏林天文臺。幸好在收到這封信的晚上的晚上,臺長伽勒手邊有一幅有助于尋找該星的星圖臺長伽勒手邊有一幅有助于尋找該星的星圖,他他親自動手親自動手,在非常靠近預(yù)言位置的天區(qū)找到了這顆新星。在非常靠近預(yù)言位置的天區(qū)找到了這顆新星。 1846年年9月月18 日日, 伽勒給勒維斯回信說伽勒給勒維斯回信說 : “先生先生, 你你給我們指出位置的新行星是真實存在的。給我們指出位置的新行星是真實存在的?！?新行星被命名為海王星。這個被譽(yù)

30、為新行星被命名為海王星。這個被譽(yù)為 “筆尖上發(fā)筆尖上發(fā)現(xiàn)現(xiàn)” 不僅解決了不僅解決了 天王星的軌道問題天王星的軌道問題, 也證明了牛頓運(yùn)也證明了牛頓運(yùn)動定律的正確。動定律的正確。精選ppt 美國天文學(xué)家洛威耳和波克林美國天文學(xué)家洛威耳和波克林,根據(jù)類似的計算預(yù)根據(jù)類似的計算預(yù)言海王星之外還有一顆新行星。直到言海王星之外還有一顆新行星。直到1930年年,才由湯博才由湯博在照片中發(fā)現(xiàn)在照片中發(fā)現(xiàn),命名為冥王星。至此發(fā)現(xiàn)了太陽系的九命名為冥王星。至此發(fā)現(xiàn)了太陽系的九顆行星。顆行星。水金地火星星星星水金地 火星星球 星精選ppt 例題例題1-2 如果地球到月球的距離為如果地球到月球的距離為250km，而

31、地球，而地球到太陽的距離為到太陽的距離為9.3107m，地球的質(zhì)量為，地球的質(zhì)量為61024kg，而太陽的質(zhì)量而太陽的質(zhì)量21030kg，試近似計算太陽對月球的吸，試近似計算太陽對月球的吸引力與地球?qū)υ虑虻奈χ?。引力與地球?qū)υ虑虻奈χ取?解解 考慮到地球到太陽的距離比月球到地球的距離考慮到地球到太陽的距離比月球到地球的距離大得多，可以近似地認(rèn)為地球到太陽的距離大得多，可以近似地認(rèn)為地球到太陽的距離Rse等于太等于太陽到月球的距離陽到月球的距離Rsm。太陽對月球的吸引力太陽對月球的吸引力 地球?qū)υ虑虻囊Φ厍驅(qū)υ虑虻囊?2smSmsmRMMF2ememmeRMMF 4 . 2)10

32、3 . 9(106)10250(1022724233022 smeemSemsmRMRMFF精選ppt 例題例題1-3（習(xí)題習(xí)題1-1）設(shè)一飛機(jī)）設(shè)一飛機(jī)A在地面上方在地面上方300米處水米處水平飛行平飛行, 速度為速度為50米米/秒秒,投下炸彈投下炸彈B.(1)大體成比例畫出投大體成比例畫出投出炸彈出炸彈B后在后在1,2,3,4,5秒飛機(jī)和炸彈的位置秒飛機(jī)和炸彈的位置(忽略空氣阻忽略空氣阻力力). 你會發(fā)現(xiàn)你會發(fā)現(xiàn)t 時刻炸彈正好位于水平方向勻速直線運(yùn)時刻炸彈正好位于水平方向勻速直線運(yùn)動與豎直方向自由落體運(yùn)動的合成位置上。動與豎直方向自由落體運(yùn)動的合成位置上。(2)假設(shè)飛機(jī)假設(shè)飛機(jī)投下一個比

33、前一個重二倍的炸彈投下一個比前一個重二倍的炸彈, 如果仍是略去空氣阻如果仍是略去空氣阻力力, 它的路線與前一個相同嗎它的路線與前一個相同嗎? 解解 飛機(jī)作勻速直線運(yùn)動飛機(jī)作勻速直線運(yùn)動, 炸彈炸彈作水平方向的勻速直作水平方向的勻速直線運(yùn)動豎直方向的自由落體運(yùn)動線運(yùn)動豎直方向的自由落體運(yùn)動。 水平方向水平方向 s=vt 豎直方向豎直方向221gth 精選ppt0 315 t (s)100200h(m) 炸彈下落的距離炸彈下落的距離 離地離地(m)1秒秒 0.510 1=5 295 2秒秒 0.510 4=20 280 3秒秒 0.510 9=45 2554秒秒 0.510 16=80 2205秒

34、秒 0.510 25=125 175 平拋運(yùn)動視為水平方向的勻速直線運(yùn)動與豎直方向平拋運(yùn)動視為水平方向的勻速直線運(yùn)動與豎直方向的自由落體運(yùn)動的合成。這是的自由落體運(yùn)動的合成。這是運(yùn)動的獨(dú)立性原理運(yùn)動的獨(dú)立性原理。 （2）平拋運(yùn)動、自由落體運(yùn)動都與物體質(zhì)量無關(guān)，）平拋運(yùn)動、自由落體運(yùn)動都與物體質(zhì)量無關(guān)，所以，兩次路線相同。所以，兩次路線相同。精選ppt 1-5 動量守恒定律動量守恒定律 一一. 動量守恒定律動量守恒定律 1. 質(zhì)量質(zhì)量 世界是變化的世界是變化的, 但是變化遵循一些最基本的法則但是變化遵循一些最基本的法則, 這些最基本的法則支配著世界的變化。守恒定律就屬這些最基本的法則支配著世界的

35、變化。守恒定律就屬于這類最基本的法則。于這類最基本的法則。 質(zhì)量一詞是質(zhì)量一詞是17世紀(jì)初流行起來的世紀(jì)初流行起來的,它的意思是它的意思是“物質(zhì)物質(zhì)之量之量”。牛頓時代混同了。牛頓時代混同了“質(zhì)量質(zhì)量”與與“物質(zhì)之量物質(zhì)之量”的概的概念念, 這在當(dāng)時是可以理解的?，F(xiàn)代這在當(dāng)時是可以理解的。現(xiàn)代“物質(zhì)之量物質(zhì)之量”已用已用“摩爾摩爾”代替代替, 對對“質(zhì)量質(zhì)量”概念的理解也更深化了。概念的理解也更深化了。精選ppt 牛頓第一定律指出，所有物體都有慣性牛頓第一定律指出，所有物體都有慣性物體物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì)。從牛頓第二定保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì)。從牛頓第二定律律 =m 看

36、出看出, 在相同外力作用下質(zhì)量越大的物體產(chǎn)生在相同外力作用下質(zhì)量越大的物體產(chǎn)生的加速度越小的加速度越小, 即其運(yùn)動狀態(tài)越難改變。換言之即其運(yùn)動狀態(tài)越難改變。換言之, 質(zhì)量質(zhì)量越大的物體其慣性越大越大的物體其慣性越大, 所以物體質(zhì)量是慣性大小的量所以物體質(zhì)量是慣性大小的量度。我們把從牛頓第二定律定義的質(zhì)量稱為慣性質(zhì)量度。我們把從牛頓第二定律定義的質(zhì)量稱為慣性質(zhì)量 m慣慣。 萬有引力定律中也涉及到物體質(zhì)量。萬有引力定萬有引力定律中也涉及到物體質(zhì)量。萬有引力定律是律是aF221rmmGF 精選ppteM表明物體間引力的大小表明物體間引力的大小 與物體的質(zhì)量乘積成正比與物與物體的質(zhì)量乘積成正比與物體間

37、距離的平方成反比。即在施力物體相同、相互間體間距離的平方成反比。即在施力物體相同、相互間距離相等的條件下物體所受引力的大小與物體質(zhì)量成距離相等的條件下物體所受引力的大小與物體質(zhì)量成正比正比 。在這里。在這里, 物體的質(zhì)量又量度了物體所受萬有引物體的質(zhì)量又量度了物體所受萬有引力的強(qiáng)弱。我們把從萬有引力定義的質(zhì)量稱為物體的力的強(qiáng)弱。我們把從萬有引力定義的質(zhì)量稱為物體的引力質(zhì)量引力質(zhì)量m引引。gmRmMGFe慣引2 式中式中 是地球的質(zhì)量是地球的質(zhì)量, R是地球的半徑是地球的半徑。 設(shè)物體受地球引力在地球表面運(yùn)動設(shè)物體受地球引力在地球表面運(yùn)動, 有有精選ppt可得可得RMGe, 伽利略已經(jīng)證明伽利略

38、已經(jīng)證明, 地球上任何物體的加速度是相地球上任何物體的加速度是相同的同的, 即對所有物體即對所有物體g相同相同 , 而而 又是一些常量又是一些常量, 故故 慣引mmRGMge2mmm慣引只要適當(dāng)?shù)剡x取單位便可有只要適當(dāng)?shù)剡x取單位便可有 , 即即 。1慣引mm 為了驗證此結(jié)論為了驗證此結(jié)論, 物理學(xué)家不斷設(shè)計新的實驗物理學(xué)家不斷設(shè)計新的實驗, 我我們接受了這一事實們接受了這一事實, 不再區(qū)別引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量不再區(qū)別引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量。 常量慣引mmgmRmMGFe慣引2精選ppt 需要說明的是需要說明的是,相對論給出相對論給出,物體的質(zhì)量隨物體速度物體的質(zhì)量隨物體速度的加大而增大的加大而增大,

39、 滿足質(zhì)速關(guān)系式。只是在物體運(yùn)動的速滿足質(zhì)速關(guān)系式。只是在物體運(yùn)動的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速時率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速時, 物體的質(zhì)量隨速率的變化可以忽略物體的質(zhì)量隨速率的變化可以忽略不計不計, 此時方視物體的質(zhì)量是不變的常量。愛因斯坦還此時方視物體的質(zhì)量是不變的常量。愛因斯坦還給出質(zhì)能關(guān)系式給出質(zhì)能關(guān)系式, 把質(zhì)量與能量聯(lián)系起來把質(zhì)量與能量聯(lián)系起來, 表明質(zhì)量是表明質(zhì)量是能量的量度能量的量度 。 2. 動量動量 在在1-2 談到談到 物體運(yùn)動狀態(tài)的描述可用動量物體運(yùn)動狀態(tài)的描述可用動量 描述，描述，定義為定義為PvmP 式中式中m是物體的質(zhì)量是物體的質(zhì)量, 是物體對慣性系的速度。是物體對慣性系的速度。v精選p

40、pt 例題例題1-3 一壘球質(zhì)量為一壘球質(zhì)量為0.2kg。如果投出的速度為。如果投出的速度為30m/s，而被棒沿相反方向擊回的速度是，而被棒沿相反方向擊回的速度是50m/s，求壘球，求壘球動量的變化量。動量的變化量。 解解: 據(jù)題意，球被擊前后對地的速度已知，球動量據(jù)題意，球被擊前后對地的速度已知，球動量的變化量為的變化量為 p=mv-mv0=m(v-v0)=0.2(-50-30)= -16kgm/s棒擊球時，球受到棒對它的作用力，球的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生棒擊球時，球受到棒對它的作用力，球的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變。改變。 用動量用動量 描述球被擊前后的運(yùn)動狀態(tài)，動量的變化描述球被擊前后的運(yùn)動狀態(tài)，動量的變化

41、量定義為沖量量定義為沖量 ，用以描述球運(yùn)動狀態(tài)的改變。即，用以描述球運(yùn)動狀態(tài)的改變。即p=I= -16kgm/s，負(fù)號表示沖量的方向與球投出的方向，負(fù)號表示沖量的方向與球投出的方向相反。相反。 pI精選ppt 3. 動量守恒定律動量守恒定律 設(shè)質(zhì)量為設(shè)質(zhì)量為 的宇航員的宇航員, 處在不受其他物體作用處在不受其他物體作用的太空（這假設(shè)是合理的的太空（這假設(shè)是合理的,太空可視為真空無阻力太空可視為真空無阻力,引力引力作用也甚小。）如圖作用也甚小。）如圖, 兩人本處在靜止?fàn)顟B(tài)兩人本處在靜止?fàn)顟B(tài), 現(xiàn)互相推現(xiàn)互相推一下一下, 情況會怎樣情況會怎樣? 根據(jù)牛頓第三定律根據(jù)牛頓第三定律 , 分別作用在對分

42、別作用在對方身上的推力一定等大反向。即方身上的推力一定等大反向。即21,mm1F2F1m2m21FF 因此各自獲得的加速度為因此各自獲得的加速度為222111,mFamFa 精選ppt1v2v2m1m 設(shè)兩人接觸的時間為設(shè)兩人接觸的時間為t, 且推力為恒力且推力為恒力, 則兩人脫離則兩人脫離接觸時的速度分別為接觸時的速度分別為 tFmtmFta1111111 vvtFmtmFta2222222 vv而而21FF 211vvmm 即即21PP 互推后兩人將以相同大小的動量沿相反的方向運(yùn)動互推后兩人將以相同大小的動量沿相反的方向運(yùn)動,且質(zhì)且質(zhì)量較小者獲得較大的速度量較小者獲得較大的速度, 質(zhì)量較大

43、者獲得較小的速度。質(zhì)量較大者獲得較小的速度。 精選ppt從上式從上式 移項得移項得021 PP 由于互推前兩人處于靜止?fàn)顟B(tài)，各自的速度均為由于互推前兩人處于靜止?fàn)顟B(tài)，各自的速度均為零零, 因此推前兩人的總動量為因此推前兩人的總動量為0. 上式表明上式表明, 互推之后互推之后兩人的總動量仍為零。于是得出這樣的結(jié)論兩人的總動量仍為零。于是得出這樣的結(jié)論:不受外力不受外力作用的兩人作用的兩人, 相互作用前后兩人總動量保持不變。這相互作用前后兩人總動量保持不變。這是經(jīng)典力學(xué)三個守恒定律之一的動量守恒定律所得出是經(jīng)典力學(xué)三個守恒定律之一的動量守恒定律所得出的結(jié)論。的結(jié)論。 動量守恒定律可表述為動量守恒定

44、律可表述為: 對于任何不受外力對于任何不受外力作用的系統(tǒng)作用的系統(tǒng), 其總動量保持不變。其總動量保持不變。這里提到這里提到“系統(tǒng)系統(tǒng)”二二字字,上例中兩人組成了系統(tǒng)上例中兩人組成了系統(tǒng), 多個物體也可組成系統(tǒng)。多個物體也可組成系統(tǒng)。 精選ppt 動量守恒的前提是這些物體不受除物體間相互作動量守恒的前提是這些物體不受除物體間相互作用力以外的力用力以外的力外力的作用。作為一種近似外力的作用。作為一種近似, 如果外如果外力比物體間相互作用小很多力比物體間相互作用小很多, 也可認(rèn)為系統(tǒng)動量近似守也可認(rèn)為系統(tǒng)動量近似守恒。恒。 4. 火箭推進(jìn)原理火箭推進(jìn)原理火箭是一種航天運(yùn)輸工具火箭是一種航天運(yùn)輸工具.

45、它自帶燃料、助燃劑，它自帶燃料、助燃劑，如液氫、液氧，它的任務(wù)是把人造衛(wèi)星、載人飛船、如液氫、液氧，它的任務(wù)是把人造衛(wèi)星、載人飛船、 空間站等航天器送入預(yù)定軌道，火箭炮、導(dǎo)彈也是用空間站等航天器送入預(yù)定軌道，火箭炮、導(dǎo)彈也是用火箭作為動力火箭作為動力精選ppt 從上面推導(dǎo)看出：物體相互作用后可分別獲得方從上面推導(dǎo)看出：物體相互作用后可分別獲得方向相反的速度。我們把火箭視為由火箭軀殼和燃料組向相反的速度。我們把火箭視為由火箭軀殼和燃料組成的系統(tǒng)，燃料燃燒后會產(chǎn)生高溫高壓氣體，通過火成的系統(tǒng)，燃料燃燒后會產(chǎn)生高溫高壓氣體，通過火箭尾部不斷向后噴出，于是火箭不斷獲得向前的速度。箭尾部不斷向后噴出，于

46、是火箭不斷獲得向前的速度。 “宇航之父宇航之父”俄國科學(xué)家齊奧爾科夫斯基，建立俄國科學(xué)家齊奧爾科夫斯基，建立了火箭飛行原理公式了火箭飛行原理公式齊奧爾科夫斯基公式齊奧爾科夫斯基公式fifMMuln v其中其中 是火箭最初的質(zhì)量是火箭最初的質(zhì)量, 是燃是燃料燃燒后火箭的質(zhì)量料燃燒后火箭的質(zhì)量, u是燃料燃燒是燃料燃燒時產(chǎn)生的氣體噴射的相對火箭的速時產(chǎn)生的氣體噴射的相對火箭的速度度, iMfMfvMvuuu為燃料燃燒后火箭獲得的速度。為燃料燃燒后火箭獲得的速度。精選pptfifMMuln v 從上式看到從上式看到,質(zhì)量比質(zhì)量比 越大、燃料氣體噴射速度越大、燃料氣體噴射速度越大越大, 火箭獲得的速度

47、越大?；鸺@得的速度越大。fiMMtm其中其中 是單位時間內(nèi)所噴出的燃料氣體的質(zhì)量。是單位時間內(nèi)所噴出的燃料氣體的質(zhì)量。tmuF 燃燒的氣體從火箭尾部噴出時，將對火箭產(chǎn)生推力，燃燒的氣體從火箭尾部噴出時，將對火箭產(chǎn)生推力，使火箭升空。推力的大小可由下式給出使火箭升空。推力的大小可由下式給出精選ppt1-6 能量守恒定律能量守恒定律 一一. 能量能量 在經(jīng)典力學(xué)中我們把能量分為動能和勢能。動能在經(jīng)典力學(xué)中我們把能量分為動能和勢能。動能 能量是物質(zhì)運(yùn)動的一種度量能量是物質(zhì)運(yùn)動的一種度量, 對應(yīng)物質(zhì)的各種運(yùn)動對應(yīng)物質(zhì)的各種運(yùn)動形式形式, 有不同形式的能量。有不同形式的能量。是與物體運(yùn)動相聯(lián)系的能量；

48、勢能是與物體間相互作用是與物體運(yùn)動相聯(lián)系的能量；勢能是與物體間相互作用力及物體相對位置有關(guān)的能量用力及物體相對位置有關(guān)的能量用 表示。在本節(jié)只討論表示。在本節(jié)只討論地球表面附近物體所具有的勢能地球表面附近物體所具有的勢能重力勢能。物體具重力勢能。物體具有了能量就具有作功的本領(lǐng)，功可以改變其它物體的運(yùn)有了能量就具有作功的本領(lǐng)，功可以改變其它物體的運(yùn)動狀態(tài)。例如，飛行的子彈具有動能，它可以穿透墻壁；動狀態(tài)。例如，飛行的子彈具有動能，它可以穿透墻壁；置于高處的小球具有勢能，落下時可把地面砸出坑。置于高處的小球具有勢能，落下時可把地面砸出坑。kEpE精選ppt動能表達(dá)式為動能表達(dá)式為221vmEk 其

49、中其中m是物體的質(zhì)量，是物體的質(zhì)量，v是物體相對慣性系的速度是物體相對慣性系的速度。 常見的重力勢能表達(dá)式是常見的重力勢能表達(dá)式是mghEp 其中其中m是物體的質(zhì)量，是物體的質(zhì)量，g是重力加速度是重力加速度, h是物體相對地是物體相對地面的高度。面的高度。 物體的機(jī)械能用物體的機(jī)械能用E表示表示pkEEE 精選ppt 二二 . 機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律 機(jī)械能守恒定律可以表述為機(jī)械能守恒定律可以表述為: 對一個系統(tǒng)來說對一個系統(tǒng)來說, 如果外力不作功如果外力不作功, 系統(tǒng)內(nèi)部也沒有摩擦力、阻力這類系統(tǒng)內(nèi)部也沒有摩擦力、阻力這類消耗能量的力作功消耗能量的力作功, 那末系統(tǒng)的機(jī)械能守恒那末系統(tǒng)

50、的機(jī)械能守恒. 摩擦力、阻力是消耗能量的力摩擦力、阻力是消耗能量的力,物理上稱為耗散物理上稱為耗散力力。這是可以理解的。這是可以理解的。 對汽車來說對汽車來說, 車輪與地面有摩車輪與地面有摩擦力擦力, 摩擦力要消耗一份汽油摩擦力要消耗一份汽油, 即能量。游泳時水對人即能量。游泳時水對人體有阻力體有阻力, 這阻力要消耗人的體能。這阻力要消耗人的體能。精選ppt 三三. 三個宇宙速度三個宇宙速度 發(fā)射火箭的目的是通過火箭獲得巨大的速度發(fā)射火箭的目的是通過火箭獲得巨大的速度,以便以便將航天器送入太空。不同的航天器進(jìn)入不同的空間軌將航天器送入太空。不同的航天器進(jìn)入不同的空間軌道道, 所需的速度也不一樣

51、。所需的速度也不一樣。 用萬有引力定律和機(jī)械能守恒定律討論三個宇宙用萬有引力定律和機(jī)械能守恒定律討論三個宇宙速度。速度。 1. 第一宇宙速度第一宇宙速度 從地面發(fā)射航天器從地面發(fā)射航天器, 使之繞地球作圓軌道運(yùn)行所需使之繞地球作圓軌道運(yùn)行所需的最小發(fā)射速度。的最小發(fā)射速度。精選ppt 設(shè)質(zhì)量為設(shè)質(zhì)量為m的航天器的航天器,在距地心為在距地心為r 的圓軌道上以速的圓軌道上以速度度v 作勻速圓周運(yùn)動。又設(shè)地球的質(zhì)量作勻速圓周運(yùn)動。又設(shè)地球的質(zhì)量 ,半徑半徑 。eReM 地球地球eReMr 航天器受到地球?qū)λ娜f有引力航天器受到地球?qū)λ娜f有引力, 引力提供航天器引力提供航天器作圓周運(yùn)動的向心力作圓周

52、運(yùn)動的向心力, 有有rGMrmrmMGee vv22所以航天器動能所以航天器動能rmGMmEek21212 v精選ppt 航天器離地心航天器離地心 r 遠(yuǎn)遠(yuǎn), 取無窮遠(yuǎn)為勢能零點(diǎn)時，它所取無窮遠(yuǎn)為勢能零點(diǎn)時，它所具有的勢能為具有的勢能為rmGMEep 所以航天器具有的機(jī)械能為所以航天器具有的機(jī)械能為rmGMrmGMrmGMEEEeeepk22 我們看到機(jī)械能為負(fù)值我們看到機(jī)械能為負(fù)值, 說明航天器飛行時離地面越說明航天器飛行時離地面越近近 ( r越小越小 )機(jī)械能越小。因而發(fā)射時最小能量對應(yīng)的機(jī)械能越小。因而發(fā)射時最小能量對應(yīng)的是在地球表面附近的軌道是在地球表面附近的軌道, 即即 ,代入上式得

53、代入上式得 eRr eeRGM 1v精選pptkm/s9 .71 v2211624kg/mN106726. 6m,10378. 6kg,10974. 5 GRMee將將代入算出代入算出 2. 第二宇宙速度第二宇宙速度 從地面上發(fā)射一航天器從地面上發(fā)射一航天器, 使航天器脫離地球引力范使航天器脫離地球引力范圍所需的最小速度圍所需的最小速度 。 設(shè)設(shè) 為第二宇宙速度為第二宇宙速度, 發(fā)射時航天器的發(fā)射時航天器的 動能動能2v2221vmEk eepRmGME 勢能勢能精選pptkm/s2 .11220211222 vvveeeeRGmRmMGmr 當(dāng)航天器脫離地球引力范圍時當(dāng)航天器脫離地球引力范圍

54、時, 即即 時時, 航天器航天器的速度為零，引力勢能為零。的速度為零，引力勢能為零。 根據(jù)機(jī)械能守恒定律有根據(jù)機(jī)械能守恒定律有 人類要登上月球或其它星球，首先要擺脫地球的人類要登上月球或其它星球，首先要擺脫地球的引力。為達(dá)此目的，航天器的發(fā)射速度必須大于第二引力。為達(dá)此目的，航天器的發(fā)射速度必須大于第二宇宙速度。宇宙速度。精選ppt 3.第三宇宙速度第三宇宙速度 在地球表面發(fā)射一航天器在地球表面發(fā)射一航天器, 使之不但要脫離地球的使之不但要脫離地球的引力場引力場, 還要擺脫太陽的引力所需的最小發(fā)射速度稱為還要擺脫太陽的引力所需的最小發(fā)射速度稱為第三宇宙速度。第三宇宙速度。 參閱有關(guān)書籍參閱有關(guān)

55、書籍, 可知可知3v 所以所以, 發(fā)射速度達(dá)發(fā)射速度達(dá)16.7km /s以上的航天器就能擺脫地以上的航天器就能擺脫地球引力球引力, 再擺脫太陽的引力飛向茫茫的宇宙。再擺脫太陽的引力飛向茫茫的宇宙。 在上面的計算中我們都沒考慮航天器在飛入太空在上面的計算中我們都沒考慮航天器在飛入太空前經(jīng)過大氣層要遇到的阻力前經(jīng)過大氣層要遇到的阻力, 也略去了地球的引力等也略去了地球的引力等.考慮到這些因素考慮到這些因素, 實際發(fā)射速度要大于上面的值。實際發(fā)射速度要大于上面的值。=16.7km /s精選ppt 結(jié)合前面討論的火箭推進(jìn)原理可以知道結(jié)合前面討論的火箭推進(jìn)原理可以知道, 要想使火要想使火箭獲得盡可能大的

56、速度箭獲得盡可能大的速度, 就必須盡可能增大質(zhì)量比就必須盡可能增大質(zhì)量比 和和燃料氣體噴射速度燃料氣體噴射速度u。但由于火箭上帶有航天器但由于火箭上帶有航天器, 裝燃料裝燃料的容器需承受燃料氣體燃燒時的高溫、高壓的容器需承受燃料氣體燃燒時的高溫、高壓, 因而火箭因而火箭的最初質(zhì)量的最初質(zhì)量 不會太小。質(zhì)量比在不會太小。質(zhì)量比在10-20之間之間, 燃料氣體燃料氣體的噴射速度在的噴射速度在2-4km/s。 我們?nèi)∥覀內(nèi)?=15 ，u=4km/s, 算出算出fiMMiMkm/s8 .1015ln4 fv 考慮到地球的引力考慮到地球的引力, 大氣層的摩擦力大氣層的摩擦力, 再加上技術(shù)上再加上技術(shù)上的

57、原因的原因, 單級火箭的單級火箭的 大約只達(dá)到大約只達(dá)到7km/s, 小于第一宇宙小于第一宇宙速度速度 。這就是說。這就是說, 單級火箭不能把航天器送上天單級火箭不能把航天器送上天。fiMMfv精選ppt 為此采取多級火箭為此采取多級火箭. 多級火箭是用單級火箭經(jīng)串聯(lián)、多級火箭是用單級火箭經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)并聯(lián)或串并聯(lián)(捆綁式捆綁式)組合而成。其工作過程是第一組合而成。其工作過程是第一級火箭點(diǎn)火發(fā)動后級火箭點(diǎn)火發(fā)動后, 整個火箭起飛整個火箭起飛, 等該級燃料燃燒完等該級燃料燃燒完后自動脫落后自動脫落, 以增大以后的質(zhì)量比以增大以后的質(zhì)量比, 這時第二級火箭自這時第二級火箭自動點(diǎn)火繼續(xù)加速動點(diǎn)

58、火繼續(xù)加速.這樣一級一級相繼點(diǎn)火、脫落這樣一級一級相繼點(diǎn)火、脫落, 直至達(dá)到所需的速度直至達(dá)到所需的速度。 我國研制的長征系列火箭是三級火箭。我國研制的長征系列火箭是三級火箭。1970年年4月月24日已把我國第一顆人造衛(wèi)星日已把我國第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號送上太東方紅一號送上太空空, 此后又陸續(xù)把通訊衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星（風(fēng)云一號、風(fēng)此后又陸續(xù)把通訊衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星（風(fēng)云一號、風(fēng)云二號）、地球資源衛(wèi)星等航天器送入太空?，F(xiàn)在還云二號）、地球資源衛(wèi)星等航天器送入太空?，F(xiàn)在還積極承擔(dān)其它國家的航天器發(fā)射任務(wù)。積極承擔(dān)其它國家的航天器發(fā)射任務(wù)。精選ppt1. 最輝煌的是最輝煌的是2003年年10月月14日，長

59、征二號日，長征二號F型火箭將我國第型火箭將我國第一個載人飛船送入太空，飛船于一個載人飛船送入太空，飛船于10月月16日成功回收。長征二號日成功回收。長征二號F型火箭首次采用包括故障檢測系統(tǒng)和逃逸系統(tǒng)在內(nèi)的型火箭首次采用包括故障檢測系統(tǒng)和逃逸系統(tǒng)在內(nèi)的55項新項新技術(shù)?；鸺L技術(shù)?；鸺L58.3米，起飛重量米，起飛重量479.8噸，是目前中國研制的噸，是目前中國研制的火箭中最長最重的火箭中最長最重的。精選ppt2004年年1月月4 日日 歷經(jīng)半年飛行歷經(jīng)半年飛行 雙生子之一火星探測器雙生子之一火星探測器“勇氣勇氣號號”載著人類無盡的夢想踏上火星載著人類無盡的夢想踏上火星 . 美國東部時間美國

60、東部時間2004年年1月月15日凌晨日凌晨“勇氣號勇氣號”攜帶的登陸車踏上火星攜帶的登陸車踏上火星精選ppt美國東部時間美國東部時間2004年年1月月24日晚日晚9:06 雙生子之二火星探測器雙生子之二火星探測器 “機(jī)遇號機(jī)遇號”踏上火星另一面踏上火星另一面 精選ppt 四四. 能量守恒定律能量守恒定律 前面介紹了能量的兩種形式前面介紹了能量的兩種形式勢能和動能勢能和動能,談到談到守恒條件時說守恒條件時說,系統(tǒng)內(nèi)部沒有摩擦力、阻力之類的耗散系統(tǒng)內(nèi)部沒有摩擦力、阻力之類的耗散力作功時，動能勢能之和機(jī)械能守恒。如果有摩擦力、力作功時，動能勢能之和機(jī)械能守恒。如果有摩擦力、阻力作的功這份功既沒轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>