大学物理惯性动量和牛顿定律

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,ch2,第二章 动量守恒和质点动力学,力学,运动学,动力学,牛顿定律,守恒定律,动量守恒定律,机械能守恒定律,角动量守恒定律,基础地位,普适,惯性、动量,、动量守恒,牛顿定律,(Newtons Laws of Dynamics),牛顿(,Isaac Newton,16421727,),重要贡献有,万有引力定律,、,经典力学,、,微积分,和,光学,。,万有引力定律：总结了伽利略和开普勒的理论和经验，用数学方法完美地描述了天体运动的规律。,牛顿运动三大定律：自然科学的数学原理(1687)中含有牛顿运动三条定律和万有引力定律，以及质量、动量、力和加速度等概念。,光学贡献：牛顿发现色散、色差及牛顿环，他还提出了光的微粒说。,反射式望远镜的发明(1668),英国物理学家、数学家、天文学家，经典物理学的奠基人。,“我不知道世人将如何看我，但是，就我自己看来，我好象不过是一个在海滨玩耍的小孩，不时地为找到一个比通常更光滑的贝壳而感到高兴，但是，有待探索的真理的海洋正展现在我的面前。”,ch2,2-1,惯性定律和惯性系,一、牛顿第一定律,(the principle of,inertia,),任何物体，只要没有外力改变它的状态，便会永远保持静止或匀速直线运动的状态,自由粒子,伽利略的理想实验,If an object is left alone,is not disturbed,it continues to move with a constant velocity in a straight line if it was originally moving,or it continues to stand still if it was just standing still.,ch2,二、几点说明,1,.牛顿第一定律给出了,惯性,(,inertia),的概念,惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的特性,2,.牛顿第一定律给出了,力,的作用,改变物体的运动状态,3,.牛顿第一定律定义了一种特殊的参考系,惯性参考系,基本的惯性系：固定在地面上的参考系,各惯性系之间没有加速运动,惯性和物质的惯性质量成正比,ch2,2-2,质量 动量和动量守恒定律,一、一个理想实验-两质点间的相互作用,v,1,v,1,v,2,v,2,四点结论,ch2,二、惯性质量,（,mass,）,惯性质量,千克原器,三、动量,（,momentum,）,动量守恒定律,反映质点惯性的大小,1.,动量,单位：kg,m/s,ch2,2.,动量守恒定律,（Conservation of Momentum）,一系统由两个质点组成，如果这两个质点只受到它们之间的相互作用（,孤立系,），则这系统的总动量保持恒定，即,3.动量守恒定律的普适性,中微子的发现,1930年，美籍奥地利科学家泡利预言中微子的存在。,1956年，美国莱因斯和柯温在实验中直接观测到中微子，莱因斯获1995年诺贝尔奖。,沃尔夫冈泡利（19001958）,ch2,p,v,p,e,p,r,选好系统,电子中微子剩余原子核,判断守恒条件,确定初末态动量,建立坐标系求解,讨论,例题2.1,求,衰变中原子核剩余部分的反冲动量的大小和方向,中微子有大量谜团尚未解开。首先它的质量尚未直接测到，大小未知；其次，它的反粒子是它自己还是另外一种粒子；第三，中微子振荡还有两个参数未测到，而这两个参数很可能与宇宙中反物质缺失之谜有关；第四，它有没有磁矩；等等。因此，中微子成了粒子物理、天体物理、宇宙学、地球物理的交叉与热点学科。,ch2,2-3,力 冲量和动量定理,一、力的定义 牛顿第三定律,动量守恒,一般写作,牛顿第三定律,相互作用（力）的量度：,在单位时间内传递的动量,（1）几个基本概念：,系统 外界 内力 外力,ch2,二、力的叠加原理 质点系动量守恒的条件,1.力的叠加原理,每个质点,i,所受到的力,F,i,，,等于所有其他质点,j,对它的作用力,F,ij,的矢量和，即,2.,质点系动量守恒的条件,（2）,质点系动量定理的微分形式,ch2,如果系统所受到的合外力为零，则系统的动量守恒,（3）,质点系动量守恒的条件,三、牛顿第二定律,质点的动力学方程,若选择的系统只包含一个质点，在非相对论情况下,ch2,四、冲量和动量定理,积分形式,微分形式,冲量,平均冲击力,动量定理,：一段时间内质点动量的增量，等于在此时间间隔内作用在该质点上的冲量。,ch2,例题2.2,火箭运动的基本原理,选好系统,火箭,分析受力，判断守恒条件,忽略重力和空气阻力,建立坐标系,确定初末态动量,mv,求解讨论,ch,2,“长征”3号甲火箭全长52.52米，是三级液体助推火箭，一、二级为常规燃料，第三级为液氢液氧燃料。第三级直径3米，推进剂17.6吨。整个起飞重量240吨，起飞推力300吨，同步转移轨道的运载能力26吨，是中国目前高轨道上运载能力最大的火箭，具有一箭多星和适应多种轨道卫星发射要求的能力。,ch2,例题2.3,重锤从高度,h,=1.5m处自由下落，与工件碰撞后的末速度为零，求平均冲击力与重力的比值,选好系统,重锤,判断受力,受重力和工件给的冲击力,确定初末态动量,mv,0,建立坐标系求解,讨论,F,mg,本章习题：,2,1，,2，,5,，,9,，,10，,11,，,1,4,，17,，,19,，,23,ch2,关于理想实验,理想实验,是人们在思想中塑造的理想过程，是一种,逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法,伽利略的理想实验,爱因斯坦的理想实验同时的相对性,伽俐略得到的结论，打破了自亚里士多德以来1000多年间关于受力运动的物体，当外力停止作用时便归于静止的陈旧观念，为近代力学的建立奠定了基础。,当两道闪电同时下击一条东西方向的铁路轨道时，对于站在两道闪电正中间的铁道旁边的一个观察者来说，这两道闪电是同时发生的；但是，对于乘坐一列由东向西以高速行进的火车中的第二个观察者来说，他看到西方的闪电到达他的眼里的时间要早一点。由此可见同时性的相对性。,ch2,爱因斯坦的理想实验惯性质量和引力质量的等同性,在自由下落的升降机里，一个人从口袋中拿出一块手帕和一块表，让它们从手上掉下来，如果没有任何空气阻力或摩擦力，那么在他自己看来，这两个物体就停在他松开手的地方；但是，在升降机外面的观察者看来，则发现这两个物体以同样的加速度向地面落下。这个实验揭露了引力质量和惯性质量的相等。,海森堡的理想实验测不准关系,海森堡用来推导测不准关系的电子束的单缝衍射实验，也是一种“理想实验”。因为，中等速度的电子的波长约为10,-8,cm左右，这跟原子之间的距离属于同一个数量级。所以要想制成能够使电子发生衍射的单缝，首先就必须做到把单缝周围的所有原子之间的空隙都给堵死，实际上这是做不到的。,