大學(xué)物理運(yùn)動(dòng)定律和力學(xué)中守恒定律

1、關(guān)于大學(xué)物理運(yùn)動(dòng)定律與力學(xué)中的守恒定律第一張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2.3 動(dòng)量 動(dòng)量定理 動(dòng)量守恒定律一、質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理可得：沖量動(dòng)量動(dòng)量設(shè)第二張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月分量表示式作用于物體上的合外力的沖量等于物體動(dòng)量的增量。質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理第三張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月動(dòng)量定理解題步驟1.遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題五步驟；2.注意各量的對(duì)應(yīng)關(guān)系：過程量狀態(tài)量第四張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理第i個(gè)質(zhì)點(diǎn)受到的合外力為對(duì)第i個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)用動(dòng)量定理有：第五張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月因?yàn)椋喝?、?dòng)量守恒定律 一個(gè)孤立

2、的力學(xué)系統(tǒng)（系統(tǒng)不受外力作用）或合外力為零的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)間動(dòng)量可以交換，但系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。即：動(dòng)量守恒定律。質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理第六張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4 功 動(dòng)能 動(dòng)能定理一、功、功率1、功力的空間積累外力作功是外界對(duì)系統(tǒng)過程的一個(gè)作用量AB微分形式直角坐標(biāo)系中第七張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2、功率 力在單位時(shí)間內(nèi)所作的功瞬時(shí)功率等于力與物體速度的標(biāo)積單位：瓦特 W第八張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、保守力的功1、保守力某些力對(duì)質(zhì)點(diǎn)做功的大小只與質(zhì)點(diǎn)的始末位置有關(guān)，而與路徑無關(guān)。這種力稱為保守力。典型的保守力： 重力、萬有引力、彈性

3、力與保守力相對(duì)應(yīng)的是耗散力典型的耗散力： 摩擦力第九張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月例 質(zhì)量為2kg的質(zhì)點(diǎn)在力(SI)的作用下，從靜止出發(fā)，沿x軸正向作直線運(yùn)動(dòng)。求前三秒內(nèi)該力所作的功。解：（一維運(yùn)動(dòng)可以用標(biāo)量）第十張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月三、動(dòng)能定理質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的動(dòng)能第十一張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月ABD rifi 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理 合外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)所做的功等于質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能的增量。功是質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能變化的量度過程量狀態(tài)量物體受外力作用運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化動(dòng)能變化末態(tài)動(dòng)能初態(tài)動(dòng)能動(dòng)能是相對(duì)量第十二張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月四、勢(shì)能、勢(shì)函數(shù) 在受保守力的

4、作用下，質(zhì)點(diǎn)從AB，所做的功與路徑無關(guān)，而只與這兩點(diǎn)的位置有關(guān)?？梢胍粋€(gè)只與位置有關(guān)的函數(shù)，A點(diǎn)的函數(shù)值減去B點(diǎn)的函數(shù)值，定義為從A B保守力所做的功，該函數(shù)就是勢(shì)能函數(shù)。AB定義了勢(shì)能差選參考點(diǎn)（勢(shì)能零點(diǎn)），設(shè)第十三張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月保守力做正功等于相應(yīng)勢(shì)能的減少；保守力做負(fù)功等于相應(yīng)勢(shì)能的增加。外力做正功等于相應(yīng)動(dòng)能的增加；外力做負(fù)功等于相應(yīng)動(dòng)能的減少。比較第十四張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月重力勢(shì)能（以地面為零勢(shì)能點(diǎn)）引力勢(shì)能（以無窮遠(yuǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)）彈性勢(shì)能（以彈簧原長(zhǎng)為零勢(shì)能點(diǎn)）勢(shì)能只具有相對(duì)意義系統(tǒng)的機(jī)械能質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的勢(shì)能大小等于在相應(yīng)的保守力的

5、作用下，由所在點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能點(diǎn)時(shí)保守力所做的功。第十五張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月注意：1、計(jì)算勢(shì)能必須規(guī)定零勢(shì)能參考點(diǎn)。勢(shì)能是相對(duì)量，其量值與零勢(shì)能點(diǎn)的選取有關(guān)。2、勢(shì)能函數(shù)的形式與保守力的性質(zhì)密切相關(guān)，對(duì)應(yīng)于一種保守力的函數(shù)就可以引進(jìn)一種相關(guān)的勢(shì)能函數(shù)。3、勢(shì)能是屬于以保守力形式相互作用的物體系統(tǒng)所共有的。4、一對(duì)保守力的功等于相關(guān)勢(shì)能增量的負(fù)值。因此，保守力做正功時(shí)，系統(tǒng)勢(shì)能減少；保守力做負(fù)功時(shí)，系統(tǒng)勢(shì)能增加。第十六張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月六、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理與功能原理對(duì)第i質(zhì)點(diǎn)運(yùn)用動(dòng)能定理：對(duì)所有質(zhì)點(diǎn)求和可得：注意：不能先求合力，再求合力的功；只能先求每

6、個(gè)力的功，再對(duì)這些功求和。第十七張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月質(zhì)點(diǎn)系總動(dòng)能的增量等于外力的功與質(zhì)點(diǎn)系內(nèi)保守力的功和質(zhì)點(diǎn)系內(nèi)非保守力的功三者之和。質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理外力和系統(tǒng)非保守內(nèi)力對(duì)系統(tǒng)做功之和等于系統(tǒng)機(jī)械能的增量。功能原理第十八張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月當(dāng)外力對(duì)系統(tǒng)做功為零和系統(tǒng)非保守內(nèi)力做功為零時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。七、機(jī)械能守恒定律系統(tǒng)的機(jī)械能增加系統(tǒng)的機(jī)械能減少系統(tǒng)的機(jī)械能保持不變系統(tǒng)的機(jī)械能增加系統(tǒng)的機(jī)械能減少系統(tǒng)的機(jī)械能保持不變第十九張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月物理學(xué)大廈的基石三大守恒定律動(dòng)量守恒定律動(dòng)能轉(zhuǎn)換與守恒定律角動(dòng)量守恒定律第二十張

7、，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2-5 角動(dòng)量 角動(dòng)量守恒定律一、質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量O質(zhì)點(diǎn)相對(duì)O點(diǎn)的矢徑 與質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量 的矢積定義為該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)的角動(dòng)量，用 表示。直角坐標(biāo)系中角動(dòng)量的分量表示第二十一張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量定理1、力矩O力矩的分量式:對(duì)軸的力矩單位：牛米（N m）第二十二張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2、質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量定理（2）力 的作用線與矢徑 共線即( )。有心力： 物體所受的力始終指向（或背離）某一固定點(diǎn)力心力矩為零的情況:（1）力 等于零；第二十三張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月作用在質(zhì)點(diǎn)上的力矩等于角動(dòng)

8、量對(duì)時(shí)間的變化率。外力矩對(duì)系統(tǒng)的角沖量（沖量矩）等于角動(dòng)量的增量。角動(dòng)量定理的微分形式角動(dòng)量定理的積分形式第二十四張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月三、質(zhì)點(diǎn)角動(dòng)量守恒定律 質(zhì)點(diǎn)所受外力對(duì)固定點(diǎn)的力矩為零，則質(zhì)點(diǎn)對(duì)該固定點(diǎn)的角動(dòng)量守恒。 質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量守恒定律。第二十五張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月剛體：在討論問題時(shí)可以忽略由于受力而引起的形狀和體積的改變的理想模型。平動(dòng)：用質(zhì)心運(yùn)動(dòng)討論剛體在運(yùn)動(dòng)中，其上任意兩點(diǎn)的連線始終保持平行。補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)：剛體及剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的描述各質(zhì)點(diǎn)間的相對(duì)位置永不發(fā)生變化的質(zhì)點(diǎn)系。第二十六張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)動(dòng)：對(duì)點(diǎn)、對(duì)軸（只討

9、論定軸轉(zhuǎn)動(dòng)）既平動(dòng)又轉(zhuǎn)動(dòng)：質(zhì)心的平動(dòng)加繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)定軸轉(zhuǎn)動(dòng)：各質(zhì)元均作圓周運(yùn)動(dòng)，其圓心都在一條固定不動(dòng)的直線（轉(zhuǎn)軸）上。轉(zhuǎn)軸第二十七張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2-6 剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)一、質(zhì)點(diǎn)系的角動(dòng)量定理1、質(zhì)點(diǎn)系對(duì)固定點(diǎn)的角動(dòng)量定理對(duì)由n個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的質(zhì)點(diǎn)系中第i個(gè)質(zhì)點(diǎn)，有：質(zhì)點(diǎn)i受力對(duì)i求和有：因內(nèi)力成對(duì)出現(xiàn)故該項(xiàng)為零第二十八張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月得： 作用于質(zhì)點(diǎn)系的外力矩的矢量和等于質(zhì)點(diǎn)系角動(dòng)量的增量。 質(zhì)點(diǎn)系對(duì)固定點(diǎn)的角動(dòng)量定理第二十九張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2、質(zhì)點(diǎn)系對(duì)軸的角動(dòng)量定理因有：設(shè)質(zhì)點(diǎn)系內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)均在各自的轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)繞同一軸轉(zhuǎn)

10、動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ii第三十張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月質(zhì)點(diǎn)系的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量單位為千克米2（kgm2）3、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)的因素： 質(zhì)量分布與轉(zhuǎn)軸的位置。單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量質(zhì)量連續(xù)分布的剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量第三十一張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)定律剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)定律 剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它的角加速度與作用于剛體上的合外力矩成正比，與剛體對(duì)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成反比。第三十二張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月比較：三、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定律1、轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能 剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能等于剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角速度平方乘積的一半。第三十三張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2、力矩的功式中對(duì)i求和，得：力矩的功率為：當(dāng)輸出功率一定時(shí),力矩與角速度成反比。 第三十四張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理當(dāng)=1時(shí)，=1 所以： 合外力矩對(duì)定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體所做的功等于剛體轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的增量。剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理第三十五張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的角動(dòng)量的增量等于合外力矩對(duì)沖量矩。四、剛體組對(duì)軸的角動(dòng)量守恒定律 外力對(duì)某軸