《大學物理課件-動量守恒定律-福州大學李培官》

大學物理課件-動量守恒定律本課件將深入探討動量守恒定律，涵蓋其定義、單位、應(yīng)用以及與其他物理概念的聯(lián)系。我們將通過豐富的例子和思考題，幫助你更深刻地理解這一重要物理定律。動量的定義動量動量是物體運動狀態(tài)的量度。它等于物體的質(zhì)量與速度的乘積。簡而言之，動量代表了物體的運動“慣性”。動量公式動量(p)=質(zhì)量(m)x速度(v)動量的單位1國際單位制動量的國際單位制是kg·m/s，讀作“千克米每秒”。2其他單位動量的其他單位還有g(shù)·cm/s、lb·ft/s等，但一般情況下使用國際單位制。牛頓第二定律牛頓第二定律牛頓第二定律闡明了力和物體的加速度之間的關(guān)系。它指出，物體的加速度與其所受的合外力成正比，與其質(zhì)量成反比。力與動量變化牛頓第二定律可表述為：力等于動量變化率。即物體所受的合外力等于動量的變化率。動量守恒定律動量守恒定律在一個封閉的系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總動量保持不變。這意味著在沒有外力的作用下，系統(tǒng)中各個物體動量的變化相互抵消，總動量始終保持不變。動量守恒的條件動量守恒定律成立的條件是系統(tǒng)不受外力的作用或合外力為零。動量守恒定律的應(yīng)用1碰撞動量守恒定律可應(yīng)用于碰撞，比如臺球的碰撞、汽車的碰撞等。在碰撞過程中，系統(tǒng)的總動量保持不變。2火箭發(fā)射動量守恒定律解釋了火箭發(fā)射的原理?；鸺ㄟ^噴射燃氣來獲得反沖力，從而推動自身前進。3生活中的應(yīng)用動量守恒定律也廣泛應(yīng)用于生活中的其他方面，比如走路、跳躍、滑冰等。碰撞與動量守恒碰撞類型碰撞分為彈性碰撞和非彈性碰撞兩種。彈性碰撞是指碰撞過程中機械能守恒的碰撞。非彈性碰撞是指碰撞過程中機械能不守恒的碰撞。動量守恒無論彈性碰撞還是非彈性碰撞，系統(tǒng)的總動量始終保持不變。完全彈性碰撞定義完全彈性碰撞是指碰撞前后系統(tǒng)的總動能保持不變。舉例兩個完全相同的臺球發(fā)生碰撞，就是一個典型的完全彈性碰撞。動量守恒在完全彈性碰撞過程中，系統(tǒng)的總動量也保持不變。非彈性碰撞定義非彈性碰撞是指碰撞過程中系統(tǒng)的總動能不守恒。1特點在非彈性碰撞過程中，一部分機械能會轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，比如熱能、聲能等。2動量守恒雖然動能不守恒，但系統(tǒng)的總動量仍然守恒。3動量定理1動量定理動量定理表明，物體動量的變化等于它所受合外力的沖量。2公式?jīng)_量(I)=力(F)x時間(Δt)=動量的變化量(Δp)3應(yīng)用動量定理可用于分析物體在受到外力作用下的動量變化。動量定理應(yīng)用1物體受力運動動量定理可以用來計算物體在受到外力作用下的速度變化。2沖量動量定理還可以用來計算物體受到的沖量。3舉例棒球被球棒擊打時，球棒對球的作用力會使球的動量發(fā)生改變?；鸺脑頃r間速度火箭的原理是基于動量守恒定律?；鸺ㄟ^噴射燃氣來獲得反沖力，從而推動自身前進。噴射的燃氣具有動量，而火箭的動量與其相反。系統(tǒng)的總動量保持不變，因此火箭獲得了一個向上的動量?；鸺l(fā)射過程分析初始階段在火箭發(fā)射的初始階段，火箭的質(zhì)量最大，速度最小。加速階段隨著燃氣的噴射，火箭的質(zhì)量逐漸減小，速度逐漸增加。脫離階段當火箭脫離地球引力時，其速度達到最大。火箭的特點及應(yīng)用火箭具有速度快、載荷大、發(fā)射距離遠等特點，被廣泛應(yīng)用于航天探索、衛(wèi)星發(fā)射、軍事領(lǐng)域等。動量守恒定律在生活中的應(yīng)用走路人在走路時，腳蹬地，地對腳施加一個反作用力，使人獲得一個向前的動量。跳躍人在跳躍時，首先彎曲膝蓋，然后用力伸直雙腿，使身體獲得一個向上的動量?；嗽诨鶗r，通過改變腳的用力方向，可以改變自身的運動方向，這是動量守恒定律的應(yīng)用。平拋運動定義平拋運動是指物體以一定的初速度水平拋出后，只受重力作用的運動。特點平拋運動是一個勻變速曲線運動，其水平方向的速度不變，垂直方向的速度隨時間勻速增加。平拋運動中的動量水平方向在水平方向，物體的動量保持不變。垂直方向在垂直方向，物體的動量隨著時間的推移而發(fā)生變化，因為重力在作用。斜拋運動定義斜拋運動是指物體以一定的初速度斜向上拋出后，只受重力作用的運動。軌跡斜拋運動的軌跡是一個拋物線。斜拋運動中的動量1水平方向在水平方向，物體的動量保持不變。2垂直方向在垂直方向，物體的動量隨著時間的推移而發(fā)生變化，因為重力在作用。共同作用力的動量守恒定義當多個物體相互作用時，它們的總動量保持不變。例子兩個質(zhì)量相同的物體，通過一根繩子連接，一起運動。當繩子拉緊時，兩個物體將以相同的速度運動，系統(tǒng)的總動量保持不變。彈性碰撞的動量守恒動量守恒定律在彈性碰撞過程中，系統(tǒng)的總動量守恒。動能守恒在彈性碰撞過程中，系統(tǒng)的總動能也守恒。舉例兩個完全相同的臺球發(fā)生碰撞，就是一個典型的彈性碰撞。非彈性碰撞的動量守恒動量守恒定律在非彈性碰撞過程中，系統(tǒng)的總動量仍然守恒。1動能不守恒在非彈性碰撞過程中，系統(tǒng)的總動能不守恒，一部分動能轉(zhuǎn)化為熱能、聲能等。2舉例兩個粘土球碰撞后粘在一起，就是一個典型的非彈性碰撞。3動量守恒定律的局限性1封閉系統(tǒng)動量守恒定律只適用于封閉系統(tǒng)，即不受外力作用的系統(tǒng)。2理想情況動量守恒定律是一個理想情況下的定律，實際情況中，由于存在摩擦力、空氣阻力等外力的影響，動量守恒定律只是一種近似。質(zhì)點系的動量守恒1定義質(zhì)點系是指由多個質(zhì)點組成的系統(tǒng)。2動量守恒質(zhì)點系的總動量等于各個質(zhì)點動量的向量和。當質(zhì)點系不受外力的作用或合外力為零時，質(zhì)點系的總動量保持不變。3舉例太陽系就是一個質(zhì)點系。太陽系中各個天體的動量不斷變化，但太陽系的總動量保持不變。質(zhì)點系動量守恒的應(yīng)用時間動量質(zhì)點系動量守恒定律可以用來分析多體系統(tǒng)的運動規(guī)律。例如，在研究火箭發(fā)射時，需要考慮火箭本身的動量和噴射燃氣的動量。動量守恒定律與能量守恒定律動量守恒動量守恒定律描述了物體運動狀態(tài)的守恒性。能量守恒能量守恒定律描述了能量形式的轉(zhuǎn)化和守恒性。聯(lián)系動量守恒定律和能量守恒定律都是物理學中重要的基本定律。它們相互聯(lián)系，共同描述了物理世界的規(guī)律。牛頓三大定律牛頓第一定律牛頓第一定律是指慣性定律，它指出，任何物體在不受外力作用時，將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。牛頓第二定律牛頓第二定律是指加速度定律，它指出，物體的加速度與其所受的合外力成正比，與其質(zhì)量成反比。牛頓第三定律牛頓第三定律是指作用力與反作用力定律，它指出，當兩個物體相互作用時，它們之間會產(chǎn)生大小相等、方向相反的力。牛頓三大定律應(yīng)用力學分析牛頓三大定律是力學分析的基礎(chǔ)，可以用來解釋和預測物體的運動規(guī)律。工程設(shè)計牛頓三大定律廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計中，比如橋梁、汽車、飛機的設(shè)計。力的分類按力的性質(zhì)按力的性質(zhì)可分為重力、彈力、摩擦力、電磁力、核力等。按力的作用效果按力的作用效果可分為拉力、壓力、支持力、浮力、阻力等。力的合成與分解力的合成力的合成是指將多個力合成一個力，使其對物體的作用效果與多個力相同。力的分解力的分解是指將一個力分解為多個力，使其對物體的作用效果與原力相同。靜止摩擦力1定義靜止摩擦力是指物體相對接觸面靜止時，接觸面之間產(chǎn)生的阻礙物體相對運動的力。2特點靜止摩擦力的大小和方向會隨著外力的變化而變化，最大靜止摩擦力等于物體受到的滑動摩擦力。滾動摩擦力定義滾動摩擦力是指物體在接觸面上滾動時，接觸面之間產(chǎn)生的阻礙物體滾動的力。特點滾動摩擦力一般比滑動摩擦力小，這使得滾動摩擦力在實際應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。空氣阻力定義空氣阻力是指物體在空氣中運動時，空氣對物體產(chǎn)生的阻礙運動的力。影響因素空氣阻力的大小與物體運動速度、物體表面積、物體形狀等因素有關(guān)。應(yīng)用空氣阻力在飛機、汽車、自行車的設(shè)計中起著重要的作用。有關(guān)動量的思考題1題目一輛質(zhì)量為1000kg的汽車以20m/s的速度行駛，剎車后5秒停了下來。求剎車力的大小。1分析可以使用動量定理來求解。2有關(guān)動量的思考題21題目質(zhì)量為2kg的物體，初速度為4m/s，在水平面上受到一個大小為10N的水平力作用，作用時間為2秒。求物體末速度的大小。2分析可以使用動量定理來求解。有關(guān)動量的思考題31題目質(zhì)量為5kg的物體，以10m/s的速度水平向右運動，與質(zhì)量為10kg的靜止物體發(fā)生彈性正碰。求碰撞后兩物體的速度。2分析可以使用動量守恒定律和動能守恒定律來求解。有關(guān)動量的思考題4時間動量一個物體在水平面上受到一個大小為5N的恒力作用，作用時間為5秒。若物體的初動量為10kg·m/s，求物體末動量的大小。有關(guān)動量的思考題5題目質(zhì)量為100g的子彈以500m/s的速度射入一塊質(zhì)量為5kg的木塊中，子彈陷入木塊中，兩者一起運動。求子彈和木塊一起運動的速度。分析這是一個非彈性碰撞，可以使用動量守恒定律來求解。有關(guān)動量的思考題6題目一個質(zhì)量為1kg的物體，以5m/s的速度水平向右運動，與一個質(zhì)量為2kg的物體發(fā)生彈性正碰。若碰撞后，質(zhì)量為1kg的物體靜止。求碰撞后質(zhì)量為2kg的物體速度。分析可以使用動量守恒定律和動能守恒定律來求解。有關(guān)動量的思考題7題目一個質(zhì)量為2kg的物體，以3m/s的速度水平向右運動，與一個質(zhì)量為1kg的物體發(fā)生正碰。碰后兩物體粘在一起運動。求碰后兩物體的共同速度。分析這是一個非彈性碰撞，可以使用動量守恒定律來求解。有關(guān)動量的思考題8題目一個質(zhì)量為5kg的物體，以4m/s的速度水平向右運動，與一個質(zhì)量為3kg的物體發(fā)生彈性正碰。若碰撞后，質(zhì)量為3kg的物體以6m/s的速度水平向右運動。求碰撞后質(zhì)量為5kg的物體的速度。分析可以使用動量守恒定律和動能守恒定律來求解。有關(guān)動量的思考題9題目質(zhì)量為2kg的物體，以4m/s的速度水平向右運動，與一個靜止的物體發(fā)生非彈性正碰。碰后兩物體粘在一起運動。求碰后兩物體的共同速度。分析可以使用動量守恒定律來求解。有關(guān)動量的思考題101題目一個質(zhì)量為3kg的物體，以5m/s的速度水平向右運動，與一個質(zhì)量為2kg的物體發(fā)生彈性正碰。碰后，質(zhì)量為2kg的物體以7m/s的速度水平向右運動。求碰撞后質(zhì)量為3kg的物體的速度。2分析可以使