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1、第三章 动量守恒定律和能量守恒定律,law of conservation momentum and energy,教学要求,一 理解动量、冲量概念，掌握动量定理和动量守恒定律,二 掌握功的概念, 能计算变力的功，理解保守力作功的特点及势能的概念，会计算万有引力、重力和弹性力的势能,三 掌握动能定理、功能原理和机械能守恒定律，掌握运用动量和能量守恒定律分析力学问题的思想和方法,四 了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点，并能处理较简单碰撞的问题,提纲,3-1 质点和质点系的动量定理,一、冲量(impulse) 质点的动量定理,动量,冲量（矢量）,掌握,即：在给定时间间隔内，外力作用在质点上的冲
2、量，等于质点在此时间内动量的增量。,1）矢量性,方向：,分量表示,动量定理,讨论,2）碰撞、打击瞬间用平均冲力概念:,4）适用范围：质点、惯性系。,增大、减小冲力作用：如传接篮球、 重锤砸击物件。,3）动量定理的应用：,在田径运动会上，投掷手榴弹和标枪的运动员，大都是来用助跑的方法，在快速奔跑中把投掷物投掷出。这是为了使投掷物在出手以前就有较高的运动速度，再加上运动员有力的投掷动作，投掷物就能飞得更远。（回忆一下运动的合成与分解）。,推铅球时，运动员被限制在固定半径的投掷圈内，根本无法通过助跑来提高铅球的初速度。如果站在那儿不动，把处于静止状态的铅球投掷出去，那是投掷不远的。,推铅球时为什么要
3、滑步？,通过这一系列的动作，使铅球在推出前就已具有较大的运动速度。对于优秀的运动员来说，滑步推铅球比原地推铅球可增加约2米的成绩。,在物理学中我们学过动量定理： F t = m v,由此可知，要使铅球在出手前就有较大的运动速度，必须增加给铅球施加作用力的时间（在作用力不变的情况下）。所以，铅球运动员大都是采用背向滑步的方法：先把上身扭转过来，背向投掷方向，然后摆腿、滑步、前冲，再用力推出铅球。,解:1）分析题意，选取对象,2）建立坐标系,x 方向：,例1一质量为 0.05kg，速率为 10ms-1 钢球，与钢板法线成 撞击在钢板上，并以相同的速率和角度弹回来，设撞击时间为 0.05s,求在此碰
4、撞时间内钢板所受的平均冲力.,O,P56例1,因此钢球受到的冲力为,根据牛顿第三定律，钢板受到的平均冲力为 14.1N，方向沿 x 轴。,y 方向：,O,例2 质量为m的质点作圆锥摆运动，速率为v，求质点绕行一周时，绳子张力给予它的冲量。,解：根据动量定理，一周内合力的冲量为零,方向：垂直向上,二、质点系动量定理,1、两个质点组成的质点系,对两质点分别应用质点动量定理：,记住,外力矢量和,2、由 n 个质点组成的质点系,或,作用于系统的合外力的冲量等于系统动量的增量 质点系的动量定理,内力仅能改变系统内某个物体的动量，但不能改变系统的总动量.,注意,只有外力对系统动量的增量有贡献.,掌握,3-
5、2 动量守恒定律,例如：碰撞、打击、爆炸等。,（3）,质点系动量定理：,守恒条件,（1）,（2）,熟练掌握,若,例: 不怕重锤击的人杂技演员仰卧在地，胸口放一重铁板，一大力士高举重铁锤用力击铁板，演员安然无恙，原因何在?,解 设铁板重M，铁锤重m，铁锤击铁板速度为v0，弹起的速度为v1，铁板获得的速度为V,Mm, Vv,设 M = 200 m, v0= v1 =v 则 V=0.01v,小 结,二、基本定理、定律：,一、基本概念,恒矢量,外,掌握,掌握,思考.质量为 20g 的子弹沿 x 轴正向以500m/s的速度射入一木块后，与木块一起以50m/s 的速度仍沿 x 轴正向前进，在此过程中木块所
6、受冲量的大小为,例1 如图，人从船头走到船尾。求人和船相对岸 移动的距离（假定水的阻力不计）。,解：选取人和船为一系统，建立坐标系,-船对岸,-人对岸,系统动量守恒：,例2 质量为 M=2.0 kg 的物体（不考虑体积）,用一根长 l =1.0 m 为的细绳悬挂在天花板上,今有一质量为 m=20 g 的子弹以v0=600 m/s 的水平速度射穿物体,刚射出物体时子弹的速度大小 v = 30 m/s, 设穿透时间极短,求:,（1）子弹刚穿出时绳中张力的大小。 （2）子弹在穿透过程中所受的冲量。,解:（1）系统在水平方向上动量守恒,设子弹穿出物体时的物体速度为 v 则:,又,P94作业： 3-8
7、3-10,3-1-2 角动量 角动量守恒定律, 力矩 转动定律 转动惯量,一、力矩,的方向由右手法则确定,P,O,*,对转轴 z 的力矩,用来描述力对刚体的转动作用,掌握,（1）若力不在转动平面内,O,(3）几个力同时作用，合力矩为,(2)力矩的方向,对于定轴转动可用正、负号表示。,合力矩的大小等于各力矩的代数和。,即：,F1,F2,F3,一、质点的角动量定理和角动量守恒定律,方向：右手定则确定,1、质点的角动量,大小：,1） 是矢量、状态量,讨论,掌握,2）角动量与参考点的选取有关,掌握,2、质点的角动量定理,即,累积效应:,3、质点的角动量守恒定理,守恒条件：,(1),(2),熟练掌握,例：彗星绕太阳作椭圆轨道运动，太阳位于椭圆轨道的一个焦点上，问系统的角动量是否守恒？近日点与远日点的速度谁大？,