第二章力动量能量ppt.ppt

例、两个自由质点，其质量分别为 和 ，它们之间的相互作用符合万有引力定律，开始时，两质点间的距离为 ，它们都处于静止状态，试求当它们的距离变为 时，两质点的速度各为多少？ 解： 经分析系统动量守恒，机械能守恒。 *2-5 质量-速率关系 质量-能量关系 预习要点 相对论质量-速率关系是怎样的? 相对论动能的表达式与经典动能表达式各如何? 二者有何区别? 质量-能量关系式及其物理意义如何? 相对论能量和动量的关系如何? 静质量： 物体相对于惯性系静止时的质量 . 一、质量-速率关系 物体的质量随速率变化. m是物体以速度u相对观察者运动时的质量. 质量-速率关系揭示了物质与运动的不可分割性. 质量-速率关系和洛伦兹变换都表明物体的运动速度以光速为极限. 当 时 , 质量可认为不变. 二、相对论动量 1. 相对论动量 2. 相对论力学的基本方程 当 时, , 过渡为经典形式. 或 三、相对论能量 1. 相对论动能 2. 物体的静能 3. 物体的总能量 当 时, , 过渡为经典形式. 四、质量-能量关系 相对论质能关系 质能关系表明： 1. 质量和能量紧密联系．任何质量为m的物体就具有大小等于mc2的能量．物体静止，Ek=0，但仍具有静能E=E0= m0c2，它包括构成物质的各种基本粒子之间的结合能. 2 物质质量的相应变化会引起能量的相 应变化. 例如核子（质子和中子）结合成原子核时，会发生质量亏损，同时释放出巨大的原子核结合能. 五、能量-动量关系 六、质能公式在原子核裂变和聚变中的应用 质量亏损 原子质量单位 1mol235U裂变可释放的能量 1. 重核裂变 2. 轻核聚变 质量亏损 1mol2H和3H聚变可释放的能量 /2012%B9%E2%D6%AE%CA%B9%D5%DF Exp：一个质点在几个力同时作用下的位移为：Δr=4i-5j+6k (m)，其中一个恒力为F=-3i-5j+9k (N)，则这个力在该位移过程中所作的功为： （A） 分析： 二、功率 描写作功快慢的物理量，即单位时间内外力作的功. 平均功率 功率 外力作功与时间之比: 由 和 有 单位： W（瓦特），kW（千瓦），1kW=103W. 三、质点的动能定理 当外力移动物体从a到b过程中，力对物体作功，将外力分解为切向分力和法向分力. 由 而 定义动能（状态函数） 动能定理：作用于质点的合外力在某一路程中对质点所作的功，等于质点在同一路程的始、末两个状态动能的增量. 动能定理表明力的空间积累作用的效果. 1. 动能是描写物体状态的物理量，从空间视角，物体状态的改变是靠作功实现的. 注意 3.W为合外力作功的代数和，不是合外力中某一个力的功. 4.如果 Ek Ek0, W 0 , 外力对物体作正功；如果 Ek Ek0, W 0 , 外力对物体作负功，或物体克服阻力作功. 2.功是过程量，动能是状态量，动能定理建立起过程量（功）与状态量（动能）之间的关系. 在计算复杂的外力作功时只需求始末两态的动能变化，即求出该过程的功. 一个力F作用在质量为1.0kg的质点上,使之沿x轴运动,已知在此力作用下质点的运动方程为x=3t-4t2+t3 (SI),在0到4s的时间间隔内,力F对质点所作的功为 。 176（J） 分析： 由已知得到 根据动能定律，有： 或： 一个质量为m的质点，仅受到力 的作用，式中k为正常数,r为从某一定点到质点的矢径.该质点在r=ro处被释放,由静止开始运动,则当它到达无穷远时的速率为 。 分析： 力作功 由动能定理 得到： 3.甲、乙、丙三物体的质量之比是1：2：3，若它们的动能相等，并且作用于每一个物体上的制动力都相同，则它们制动距离之比是： （A）1：2：3 （B）1：4：9 （C）1：1：1 （D）3：2：1 （C） 分析：由动能定理可知三个制动力对物体所作的功相等；在这三个相同的制动力作用下，物体的制动距离是相同的。 四 质点系的动能定理 内力功 外力功 对第 个质点来说，有 内力的功 一对作用力与反作用力的功 dt时间内， m1和m2相对于某参照系有位移 和 。 为m1相对于m2的位移。 对质点系来说 同理：