《动量与角动量》课件

动动量与角量动量和角动量是描述物体运动状态的两个重要物理量本课件将介绍动量和角动量的概念及其在实际生活中的应用习标学目动计动习动掌握量的概念和算理解量守恒定律学角量的概念能够定义动量并运用公式计算动量的大小和了解动量守恒定律的内容，并能应用于分析掌握角动量的定义和计算方法，并应用于分方向物体运动过程中的能量变化析旋转运动动义量定及公式动量是物体质量与速度的乘积，用向量表示物体的运动量表示为p=mv，其中p代表动量大小,m代表物体质量,v代表物体速度12千克·米/秒公斤·米/秒3—斤·米/秒动量单位动量守恒定律动量守恒定律是物理学中最基本的定律之一,它表明在一个封闭的系统中,动量的总和是保持不变的也就是说,在没有外力作用的情况下,系统内部的动量总和将永远不会改变这个定律在机械学、热学、量子物理等很多领域都有广泛应用,是分析和解决各种物理问题的重要工具了解并运用好这一定律对于理解和掌握物理学知识至关重要动转过量移程接触力作用1物体与其他物体发生碰撞或接触时产生的力动变量化2受到作用力的物体其动量发生变化动传递量3变化后的动量通过碰撞或接触传递给其他物体动量转移过程中,物体受到接触力的作用而改变其动量,并将变化后的动量通过碰撞或接触传递给其他物体这个过程是动量守恒定律和作用力与反作用力定律的体现冲量与冲力义计冲量的定冲力的算冲量是物体在某一时间内受力的积冲力等于冲量对时间的导数，表示分，表示物体受力的大小和持续时物体瞬时受力的大小间应冲量的用冲量广泛应用于运动中的力的分析和计算，如汽车碰撞、打击力等计冲力的概念和算冲力是一种作用在物体上的瞬时力,它用于描述在短时间内作用在物体上的力的大小冲力的大小等于力的作用时间与力的乘积,可由衡量动量改变的公式计算冲力的计算公式为F×Δt=m×Δv，其中F为冲力大小，Δt为作用时间，m为物体质量，Δv为物体速度变化量通过这一公式可以计算出冲力的大小计冲量的概念和算冲量是力的作用在时间上的积分，表示力对物体产生的总动量变化冲量可以看作力和时间的乘积，定义为Ftdt的积分它代表了一个力作用于物体上的大小和持续时间冲量公式J=∫Ft dt单位N·s牛顿·秒物理意义力作用于物体产生的动量变化位移、速度和加速度义1位移的定2速度的概念位移是物体从初始位置到最终速度是表示物体在单位时间内位置之间的距离和方向移动的距离和方向义关3加速度的定4位移、速度和加速度的系加速度是表示物体速度发生变化的大小和方向位移是速度的积分,而速度是加速度的积分变线运动匀速直初速度1物体最初的速度加速度2物体在某一时间内速度的变化率位移3物体在某一段时间内的位置变化时间4物体运动的持续时长匀变速直线运动是一种特殊的直线运动形式,其特点是物体的加速度保持不变它可以通过初速度、加速度、位移和时间几个参数之间的关系进行计算和分析掌握这种运动规律有助于我们更好地理解和应用运动学原理作用力和反作用力作用力物体之间相互作用时产生的力作用力是一个物体对另一个物体施加的力反作用力当一个物体对另一个物体产生作用力时，后者也会对前者产生一个等大反方向的力牛顿第三定律任何一个物体对另一个物体施加的作用力都会导致后者对前者施加一个大小相等、方向相反的反作用力顿牛第三定律牛顿第三定律指出，对于任意两个相互作用的物体而言，它们施加在彼此身上的力是相等的、方向相反的这一定律也被称为作用-反作用定律，它描述了物体之间相互作用的规律该定律的一个广泛应用是分析物体受力情况通过分析物体间的相互作用力可以了解物体的运动状态和平衡状态这一定律为研究各种动力学问题提供了重要依据动静摩擦力和摩擦力动静摩擦力摩擦力静摩擦力是物体表面上两个接触面之间的动摩擦力是物体表面上两个接触面之间的阻滞运动的力它发生在物体还未开始运阻滞运动的力它发生在物体开始运动时动时通常小于静摩擦力滚动摩擦力积续时间1接触面小2持短相比于静摩擦力和动摩擦力,滚滚动物体和表面的接触是瞬时动摩擦力的接触面积较小,因此的,因此滚动摩擦力的持续时间摩擦力较小很短质关减3与接触面性相4用于小摩擦力滚动摩擦力大小与接触面的粗利用滚动摩擦力较小的特点,常糙度和材质有关,表面越光滑,滚常在机械设计中用滚珠轴承等动摩擦力越小替代滑动副,以减小摩擦力重心及其确定物体的重心指物体质量的几何中心重心的确定与物体的形状、质量分布有关物体重心的位置决定了物体的平衡和稳定性50质量百分比物体质量的50%集中在物体重心位置10离重心的距离支撑点与物体重心的距离小于物体整体长度的10%时，物体会保持稳定80受力百分比作用在物体上的力的80%集中在物体重心处稳定性的概念态平衡状稳定性指系统处于平衡状态,能够抵抗外界干扰而不发生明显改变重心位置重心位置是判断稳定性的关键因素,重心越低,物体越稳定撑支基面物体的支撑基面越大,重心线落在支撑基面内部,物体越稳定动对稳响重心移定性的影重心位置物体的重心决定了其稳定性,重心越高则越不稳定重心下移通过下移重心,可以提高物体的稳定性,减少翻倒的可能重心偏移如果重心偏离物体中心,会导致unstable,需要及时调整动义计角量的定和算角动量是描述刚体物体旋转运动的物理量它表示物体围绕某一轴旋转时所具有的转动量角动量的大小依赖于物体的质量、与旋转轴的距离以及旋转速度动角量守恒定律1角动量的定义是物体的一个质点绕固定轴的转动角速度与其质量乘积动角量守恒在一个封闭系统中,如果没有外加力矩作用,则系统的总角动量保持不变,即角动量守恒应举用例在太阳系中,各个行星的角动量在长期中保持不变,这就是角动量守恒定律的体现重要性角动量守恒定律是研究旋转运动的基本定律,广泛应用于天体力学、量子力学等领域质实验心系和室系质实验两间关心系室系系之系将物体的质心作为参考点的坐标系,可以以固定在某一位置的观察者为参考点的两个坐标系通过物体的平动和转动相互更好地描述物体的运动情况,如平动、转坐标系,更适用于描述外部环境对物体的关联,在分析物体运动时需要合理选择参动等影响考系转动惯计量的概念和算转动惯量描述了物体绕轴旋转时的动量它取决于物体的质量分布和转轴位置通过计算转动惯量,可以确定物体受力时的转动行为转动惯量公式I=Σm*r^2求质点转动惯量I=m*r^2求刚体转动惯量I=Σm*r^2转动惯量越大,物体越难旋转知道转动惯量后,就可以计算出转动加速度、转矩等动力学量,有助于分析物体的转动运动转动应方程及其用转动义方程的定1转动方程是描述刚体转动运动的基本方程它建立了外力矩、角加速度和转动惯量之间的关系转动应方程的用2转动方程可用于分析和预测各种复杂的转动运动过程,如旋转型机械、车轮转动、体育运动技术等经典范例3抛物线运动中物体的转动是一个典型的应用,可以借助转动方程进行分析功和功率的概念功是物体在某个方向上受到的作用力与移动距离的乘积功率则描述了功的变化率，即单位时间内完成的功计功和功率的算功功率物体受到外力作用时所做的工单位时间内完成的工作量公式:W=F*s公式:P=W/t功和功率是机械能转换过程中的两个重要物理量功描述了外力对物体做功的大小，而功率则反映了这一过程发生的速度计算时需仔细分析作用力、位移和时间等物理参数动能定理1运动能物体的运动能，取决于物体的质量和速度2功和能量外力对物体做功会改变物体的运动能

0.5动能定理物体的初始和最终运动能之差等于外力对物体做的功势计能及其算1K焦耳势能的单位

9.8m/s²重力加速度常数$

0.1每千克单位质量势能的大小势能是由于物体在力场中的位置而存在的能量最常见的是重力势能，物体离地面越高，势能越大势能可以通过物体的质量和位置高度来计算，公式为势能=质量x重力加速度x高度单位为焦耳，每千克物体的势能为

9.8焦耳能量守恒定律能量守恒定律是物理学中的基本定律之一,它表明能量既不会自行创造也不会自行消失,只会在不同形式之间转换能量的总量在任何过程中都保持不变这体现了自然界中物理变化的基本规律能量守恒能量不会自行创造或消失,只会在不同形式之间转换总能量恒定在任何物理过程中,总能量保持不变能量转换能量可以在动能、势能、热能等形式之间转化转过机械能化程势转能化1物体位置的改变导致势能的转换动转能化2物体运动速度的变化带来动能的转换热转能化3机械能最终被转化为热能形式机械能相互转化的过程包括势能、动能和热能之间的转换物体位置和运动状态的变化会引起势能和动能之间的转化，而最终这些机械能形式又会转化为热能散失这种转化过程遵循能量守恒定律,体现了能量形式之间的相互转换动动综应量和角量的合用轮进动动运动员动动飞飞动动变船推的量和角量原理跳高的量和角量平衡机起的量和角量化轮船推进依靠船桨产生的动量转移和角动量跳高运动员通过匀变速跑动获得足够动量,飞机起飞依靠发动机推力产生的动量变化,变化,体现了动量和角动量的实际应用并在起跳时利用角动量控制身体旋转实现越以及机翼产生的升力改变角动量实现升空障结本章小我们已经深入学习了动量与角动量的基本概念、公式推导和应用从动量守恒定律到冲量和冲力、从牛顿第三定律到各种摩擦力、从重心概念到转动惯量,逐步理解了这些基础知识现在让我们回顾一下本章的主要内容。