东南大学：《大学物理学 College Physics》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 动量守恒和能量守恒（3.2）动量守恒定律

物理学 第五版 3-2动量守恒定律 质点系动量定理 ( Theorem of momentum ofparticle system) ∑F4=∑-∑po ex ∑F=0=∑ 动量守恒定律若当系统所受的合外力为零 时,则系统的总动量保持不变 Law of conservation of momentum: When the combined external force on the system is 0, the total momentum of the system will remain unchanged. 第三章动量守恒和能量守恒 1/10

第三章 动量守恒和能量守恒 1/10 3-2 动量守恒定律 物理学 第五版 =   =  − i i i i t t i I Fi t p p 0 ex 0 d     质点系动量定理 (Theorem of momentum of particle system) 动量守恒定律:若当系统所受的合外力为零 时，则系统的总动量保持不变。 0 ex ex =  = i F Fi   i i p p C = =  Law of conservation of momentum : When the combined external force on the system is 0, the total momentum of the system will remain unchanged

物理学 第五版 3-2动量守恒定律 在直角坐标 系分量表示 0p=∑ h.0.三 In cartesian Fex=0 coordinate componet F=0,P=∑m0n2=C eguations 讨论1,系统总动量不变但系统内任一质点 动量是可变的 2,守恒条件:合外力为零.F=∑F=0 F<<F可近似地认为系统总动量守恒 3F=∑F≠0,F=0:P=∑ m.0;= 4,动量守恒定律只在惯性参考系中成立,是自然 界最普遍、最基本的定律之 第三章动量守恒和能量守恒 2/10

第三章 动量守恒和能量守恒 2/10 3-2 动量守恒定律 物理学 第五版 1,系统总动量不变,但系统内任一质点 动量是可变的． 2,守恒条件：合外力为零． 0 ex ex =  = i F Fi   F ex F in 可近似地认为系统总动量守恒．    讨论 ex ex ex 3, 0, 0 : i l l i l i i F F F p m C =  = = =   il v ex ex ex 0, , 0, , 0, , x x i ix x i y y i iy y i z z i iz z i F p m C F p m C F p m C  = = =     = = =   = = =     v v v 4, 动量守恒定律只在惯性参考系中成立, 是自然 界最普遍、最基本的定律之一 . 在直角坐标 系分量表示 In cartesian coordinate componet equations

物理学 第五版 3-2动量守恒定律 例1设有一静止的原子核衰变辐射出一个电子和 个中微子后成为一个新的原子核已知电子和中微子 的运动方向互相垂直,且电子动量为12×102 kg.m's,中 微子的动量为64×1023kgms1.问新的原子核的动量 的值和方向如何? 解∑F<∑F p=∑m2=C 6 Pe+pv+PN=0 第三章动量守恒和能量守恒 3/10

第三章 动量守恒和能量守恒 3/10 3-2 动量守恒定律 物理学 第五版 例 1 设有一静止的原子核,衰变辐射出一个电子和 一个中微子后成为一个新的原子核. 已知电子和中微子 的运动方向互相垂直,且电子动量为1.210-22 kg·m·s -1 ,中 微子的动量为6.410-23 kg·m·s -1 . 问新的原子核的动量 的值和方向如何? 解   ex in Fi Fi    N 0 pe + pν + p =    1 n i i p m C =  = =  vi   e p  pN  pν 

物理学 第五版 3-2动量守恒定律 P=1.2×102kgm.s p=64×10 kg.m.s-1kat2pN 系统动量守恒,即 Pe+p+pN=o B 又因为p⊥反N=(P2+p3) 代入数据计算得pN=1.36×1022kg:ms1 a arctan =61.9 第三章动量守恒和能量守恒 4/10

第三章 动量守恒和能量守恒 4/10 3-2 动量守恒定律 物理学 第五版 又因为 pe pν   ⊥ 2 2 1 2 N e ν p p p = + ( ) = arctan = 61.9 ν e p p  2 2 1 N 1.36 10 kg m s − − 代入数据计算得 p =    系统动量守恒 , 即 pe + pν + pN = 0    22 1 e 1.2 10 kg m s − − p =    23 1 6.4 10 kg m s − − =    p   e p  pN  ν p 

物理学 第五版 3-2动量守恒定律 例2一枚返回式火箭以25×103m1的速率相对 地面沿水平方向飞行.设空气阻力不计.现由控制系统 使火箭分离为两部分,前方部分是质量为100kg的仪器 舱,后方部分是质量为200kg的火箭容器.若仪器舱相 对火箭容器的水平速率为1.0×103m1.求仪器舱和火 箭容器相对地面的速度 S XxXC 第三章动量守恒和能量守恒 5/10

第三章 动量守恒和能量守恒 5/10 3-2 动量守恒定律 物理学 第五版 例 2 一枚返回式火箭以2.5 103 m·s -1 的速率相对 地面沿水平方向飞行 . 设空气阻力不计. 现由控制系统 使火箭分离为两部分, 前方部分是质量为100kg 的仪器 舱, 后方部分是质量为 200kg 的火箭容器 . 若仪器舱相 对火箭容器的水平速率为1.0 103 m·s -1 . 求 仪器舱和火 箭容器相对地面的速度 . x z y o x' z' s y' s' o' v  v' 

物理学 第五版 已知 3-2动量守恒定律 7=2.5×103ms yI S yIS 1=10×103ms-1 1=100kg m12=200kg O O X 求 U1, 解01=℃2+01则2= 21+n ∑Fs=0 U,=217×103ms-1 (m+m2)0=m101+m20271=317×103ms 第三章动量守恒和能量守恒 6/10

第三章 动量守恒和能量守恒 6/10 3-2 动量守恒定律 物理学 第五版 x z y o x' z' s y' s' o' v  v'  m2 m1 已知 3 1 3 1 1 2 2 5 10 m s , 1.0 10 m s , 100kg, 200kg. . − − =   =   = = v v' m m 求 1 2 v v, 解 v = v + v' 1 2 ex Fix = 0 1 2 1 1 2 2 ( ) m m m m + = + v v v 3 1 1 317 10 m s − v = .   3 1 2 217 10 m s − v = .   v v v' 1 2 1 2 m m m + 则 = −

物理学 第五版 3-2动量守恒定律 XINHUA 神舟六号待命飞天 注:照片摘自新华网 第三章动量守恒和能量守恒 7/10

第三章 动量守恒和能量守恒 7/10 3-2 动量守恒定律 物理学 第五版 神舟六号待命飞天 注：照片摘自新华网

物理学 第五版 3-2动量守恒定律 神舟六号点火升空 注:照片摘自新华网 第三章动量守恒和能量守恒 8/10

第三章 动量守恒和能量守恒 8/10 3-2 动量守恒定律 物理学 第五版 神舟六号点火升空 注：照片摘自新华网

物理学 第五版 3-2动量守恒定律 神舟六号发射成功 http://news.xinhuanet.com/st/2005-10/12/content361002l.htm 注:照片摘自新华网 第三章动量守恒和能量守恒 9/10

第三章 动量守恒和能量守恒 9/10 3-2 动量守恒定律 物理学 第五版 神舟六号发射成功 http://news.xinhuanet.com/st/2005-10/12/content_3610021.htm 注：照片摘自新华网

物理学 第五版 本章目录 选择进入下一节 3-1质点和质点系的动量定理 3-2动量守恒定律 3-3系统内质量移动问题 3-4动能定理 3-5保守力与非保守力势能 3-6功能原理机械能守恒定律 第三章动量守恒和能量守恒 10/10

第三章 动量守恒和能量守恒 物理学 第五版 10/10 本章目录 3-1 质点和质点系的动量定理 3-2 动量守恒定律 3-4 动能定理 *3-3 系统内质量移动问题 3-5 保守力与非保守力 势能 选择进入下一节： 3-6 功能原理 机械能守恒定律