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3.1 冲量与动量定理在线视频

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3.1 冲量与动量定理课程教案、知识点、字幕

同学好 这一章我们开始讲动量

这一节内容是冲量与动量定理

那么冲量是力的时间积累

这句话的意思是假设一个质点受到一个力的作用

那么持续了Δt这个时间

在这段时间我们假设力是一个常矢量

那么这个力和这个Δt时间的乘积我们把它叫做冲量

可是从牛顿定律我们知道

这个式子刚好就是等于动量的改变

所以冲量也是动量的改变 这叫动量定理

假设这个质点受到了一个变化的力

而且呢 持续了一段时间

这个时候啊我们可以把这一段时间截成无数个小段

每一个小段时间很短

在这么短的时间内

我们可以把这个力当做一个常矢量来看待

这样呢短时间那个力的作用呢就是那一段的冲量

把这些冲量加起来就是这一段有限时间的总的冲量

从牛顿定理我们知道 实际上这是动量对时间的变化率

那么和这个时间约掉以后呢

它就变成了动量变化的求和

那么这个动量的改变呢

实际上是那一小段时间的动量的改变

你可以把这个求和式子这样想

比如说只有四项的话我们可以说

这个式子=P4-P3+P3-P2+P2-P1

那么中间这些项呢就互相抵消掉了只剩下P4- P1

那么对这个情况来说实际上它求和的结果

就等于最后的动量和最初始动量的差值

这就是冲量

我们利用冲量呢也可以定一个平均冲力

这个平均冲力呀 就定义作冲量除以这段时间

那么实际上冲量是动量的改变

所以平均冲力实际上是动量的平均改变率

下面呢我们做一个例题

假设一个篮球质量是0.58kg

从两米高度下落到达地面以后反弹 对吧

反弹的速率呢跟下落的速率一样

然后它接触地面的时间呢大概是0.019s

问 篮球对地的平均冲力等于多少

当然我们根据这个式子

我们只要知道篮球在碰地之前的动量

然后我们就可以计算了

那么篮球在地面的动量当然你要知道它的速度

这个速度呢你可以利用自由落体的公式给它计算出来

它是等于6.3(m/s)

篮球在接接触地之前动量是mv

反弹的时候因为速率相同所以呢它也是一个mv

一个是向下的动量反弹的时候呢动量是向上的

这两个差值结果是相加的对动量的改变是两倍的mv

所以平均冲力是两倍的mv除以这个接触时间Δt

把它计算出来大概是380N

那这个力呢比起篮球的重力5.8N要大很多

因为这个原因呢大家知道

如果一个物体和另一个物体碰撞的时间比较短的话

那么它们的冲力就比较大

所以我们知道硬的物体啊造成的伤害比较大

为什么呢

因为硬的物体碰到的时候啊 它的接触时间短

软的物体啊它有个缓冲时间 所以接触时间长

所以呢平均冲力软的物体是比较小的

因为这个原因呢我们呢通常会忽略这些软物体的伤害

其实这些软物体的危害啊一点不比硬物体的少

因为我们要注意到

平均冲力不仅和这个接触时间有关系

还和这个物体的动量有关系

假如这个软的物体动量足够大的话

它也可以造成很大的破坏作用

下面这个悲剧实际上是和泡沫有关

我们知道哥伦比亚航天飞机失事

当时是回来的过程中这个航天飞机解体了

里面七位宇航员遇难了

后来美国成立了一个独立调查委会

调查发现罪魁祸首是一个泡沫

我们知道像航天飞机啊 火箭啊 这些物质

它因为害怕磕坏了 我们在上面包一层泡沫

那么在这个火箭发射过程中

这上面的泡沫就会脱落下来

那当然泡沫脱落下来 大家都认为这么软的物质没有关系

我们就忽略了

可是有一次呢 在哥伦比亚航天飞机发射过程中

有几个比较大的泡沫掉下来了

其中有一个是半斤重的

那么这个火箭发射的加速度啊是非常大的

所以泡沫从这个顶端脱落

到了这个航天飞机机翼的时候

在这么短时间里面 因为加速度很大

这个泡沫相对于航天飞机的速度会变的非常大

于是这个半斤重的泡沫获得了一个很大的动量

刚好碰到了这个左侧机翼 防热板上面

结果防热板呢出现了裂痕

但是这个裂痕在发射过程中没有影响

所以航天飞机照常把这个宇航员送到了太空站

回来的时候啊 我们知道

因为速度非常快它和空气摩擦非常大

所以在这个航天飞机前面呢

就会出现一个非常高温的这个等离子层

我们前面说了 航天飞机这个隔热装置出现了裂痕了

那当你出现这个高温环境的时候

这个隔热损坏的部分呢 就被破坏了

于是隔热板就被打坏了

那么整个航天飞机就暴露在这个高温的环境中

当然它很快就解体

于是发生了爆炸而发生了这个悲剧

那么刚才这个话题呢稍微沉重一些

我们换一个轻松点的话题

我们讲逆风行舟

下面呢先给大家看一下演示实验

这是船 这是帆 这是龙骨

我们看到风是沿着这个方向的

船逆着风向前进

演示实验中我们看到

船有帆船身还有下面一个龙骨

它是防止船侧向移动

下面呢用的这个模型啊是比较粗略的模型

我们把空气团啊当做一个质点来考虑

当然这个模型非常粗糙

实际上你要研究逆风行舟问题

你其实要用流体模型

不过我们在这里面呢只是定性研究

粗略的质点模型也能给出比较清楚的结果

我们来看一下

我们从上面看这个船呢向这个方向前进

这个是船帆

现在呢风从这边刮过来

它跟船的前进方向有一个夹角

那么这个风呢沿着这个帆吹过来

我们假想这个风吹过来的时候啊

实际上是一团团空气在走

那么这团空气呢 我们假想作为质点来考虑

当然这是一个很粗糙的模型

所以这个风吹过来的时候相当于一个空气团

从这儿这样一个速度进来改变速度向后走

所以这一团空气团实际上是

从初始这样的一个动量转成了最后这个方向的动量

所以空气团经过帆以后呢

它的动量就发生了一个改变

反过来对帆来说它就获得了和这个方向相反的一个冲量

相应于这个冲量 我们有一个平均力

这个平均力作用在这个帆上

我们把这个力呢分解成两个方向

这个方向呢是垂直于这个船体

这个方向呢是平行于船的前进方向

垂直于船体的这个力呢

和龙骨 龙骨这个时候 这个方向

龙骨和水的阻力呢抵消掉了

剩下的这个沿着船前进方向的这个力呢

就推动船向前进了

所以逆风行舟实际上是和风的方向稍有角度的方向前进

这一节就讲到这儿 谢谢

大学物理1 (力学、热学)课程列表:

绪论

-绪论

--绪论

力学-第一章 质点动力学

-1.1 参考系、坐标系和质点

-1.2 位移和速度

-1.3 平面极坐标速度表示**

-1.4 加速度

-1.5 匀加速运动

-1.6 抛体运动

-质点动力学(一)

-1.7 匀速圆周运动

-1.8 变速圆周运动加速度*

-1.9 相对运动速度和加速度

-质点动力学(二)

-本章作业

-第一章课件

第二章 牛顿定律

-2.1 牛顿第一定律

-2.2 牛顿第二、三定律

-2.3 常见的几种力

-2.4 基本的自然力*

-牛顿三定律、常见力

-2.5 应用牛顿定律解题

-应用牛顿定律解题

-2.6 平动非惯性系

-2.7 转动非惯性系* ( 离心力和科氏力)

-2.8 傅科摆*

-2.9 引潮力与潮汐**

-2.10 引潮力现象**

-惯性力, 潮汐力

-本章作业

-第二章课件

第三章 动量、角动量与守恒定律

-3.1 冲量与动量定理

-3.2 质点系动量定理

-3.3 动量守恒定律

-3.4 变质量问题*

-动量, 冲量, 动量守恒

-3.5 质心

-3.6 质心系*、力矩

-3.7 质心运动定理*

-质心与质心运动定理

-3.8 两体问题*

-两体问题

-3.9 质点角动量、角动量定理

-3.10 角动量守恒定律

-3.11 质点系角动量、角动量定理和角动量守恒定律*

-3.12 质心系角动量、角动量定理*

-质点和质点系角动量,角动量守恒

-本章作业

-第三章课件

第四章 功、能和能量守恒

-4.1 功和动能定理

-4.2 一对力的功

-功和动能

-4.3 保守力和势能

-4.4 由势能求保守力、梯度*

-4.5 均匀球体的引力**

-引力,保守力和势能

-4.6 势能曲线

-4.7 功能原理和机械能守恒定律

-4.8 有心力场中质点运动简介1**

-4.9 有心力场中质点运动简介2**

-势能曲线、功能原理和有心力场

-4.10 克尼希定理

-4.11 质心系中的功能原理*

-克尼希定理、质心系中的功能原理

-4.12 流体的定常流动*

-4.13 伯努利方程*

-流体简介

-本章作业

-第四章课件

第五章 刚体定轴转动

-5.1 刚体的运动

-5.2 刚体定轴转动(运动学)

-5.3 刚体的定轴转动定律

-5.4 转动惯量的计算

-5.5 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律

-5.6 定轴转动的功能原理

-5.7 刚体的平面运动*

-5.8 进动*

-5.9 刚体定轴转动小结

-刚体定轴转动(一)--作业

-刚体定轴转动(二)

-本章作业

-第五章课件

第六章 振动

-6.1 简谐振动

-6.2 旋转矢量图和复数表示

-6.3 简谐振动能量的能量特征

-6.4 谐振分析**

-6.5 非线性振动简介**

-简谐振动, 频谱, 非线性振动简介

-6.6 同振动方向同频率简谐振动合成

-6.7 同振动方向不同频率简谐振动合成、拍和拍频

-同振动方向振动合成

-6.8 振动方向互相垂直的同频率简谐振动合成

-6.9 振动方向互相垂直的不同频率简谐振动合成

-不同振动方向振动合成

-6.10 阻尼振动*

-6.11 受迫振动*

-6.12 共振*

-6.13 品质因数*

-本章作业

-第六章课件

第七章 波

-7.1 简谐波的产生

-7.2 简谐波的波函数(1)

-7.3 简谐波的波函数(2)

-7.4 简谐波的能量(1)

-7.5 简谐波的能量(2)

-7.6 声波

-简谐波

-7.7 惠更斯原理 波的衍射、反射和折射

-7.8 机械波的半波损失

-惠更斯原理、机械波的半波损失

-7.9 波的叠加和干涉

-7.10 驻波(一)

-7.11 驻波(二)

-7.12 简正模式和简正频率

-波的叠加和干涉 驻波

-7.13 机械波的多普勒效应(一)

-7.14 机械波的多普勒效应(二)

-7.15 电磁波(光)的多普勒效应

-7.16 冲击波

-多普勒效应

-7.17 波动方程的推导**

-7.18 波的吸收*

-7.19 色散、复波和群速度*

-本章作业

-第七章课件

第八章 狭义相对论

-8.1 时空变换

-8.2 绝对时空观和伽利略变换

-8.3 狭义相对论的基本假设(一)

-8.4 狭义相对论的基本假设(二)

-8.5 洛伦兹变换(一)

-8.6 洛伦兹变换(二)

-8.7 同时性的相对性

-8.8 时间延缓

-8.9 长度收缩

-8.10 洛伦兹协变矢量和洛伦兹变换不变量**

-洛仑兹变换

-8.11 相对论速度合成(一)

-8.12 相对论速度合成(二)

-相对论速度合成

-8.13 动量和质量

-8.14 力和加速度的关系

-8.15 相对论动能 质能关系

-8.16 能量和动量的关系*

-8.17 相对论变换*

-相对论动力学基础

-本章作业

-第八章课件

热学-第九章 温度和气体动理论

-9.1 宏观和微观

-9.2 统计规律

-宏观和微观

-9.3 平衡态和准静态

-9.4 理想气体温标

-9.5 理想气体压强

-9.6 温度的统计意义(一)

-9.7 温度的统计意义(二)

-温度

-9.8 麦克斯韦速率分布律

-9.9 三种速率

-9.10 麦克斯韦速度分布律

-麦克斯韦速率分布律

-本章作业

-第九章课件

第十章 热量和热力学第一定律

-10.1 玻耳兹曼分布律和平均自由程(一)

-10.2 玻耳兹曼分布律和平均自由程(二)

-玻耳兹曼分布律和平均自由程

-10.3 范氏气体

-10.4 相变

-实际气体

-10.5 输运过程

-10.6 准静态过程

-10.7 功、热、内能

-10.8 热力学第一定律

-10.9 热容量

-10.10 理想气体的绝热过程

-热力学第一定律

-本章作业

-第十章课件

第十一章 热力学第二定律和熵

-11.1 循环过程

-11.2 卡诺循环

-11.3 汽油机

-11.4 致冷机

-循环过程

-11.5 自然过程的方向

-11.6 热力学第二定律

-热力学第二定律

-11.7 热力学第二定律的微观意义

-11.8 热力学几率

-11.9 玻耳兹曼熵公式和熵增加原理

-11.10 玻耳兹曼分布*

-11.11 混合熵**

-11.12 熵增加原理及熵补偿原理*

-玻耳兹曼熵

-11.13 可逆过程和卡诺定理*

-11.14 热力学温标*

-11.15 克劳修斯熵公式*

-11.16 克劳修斯不等式*

-例题

-11.17 温熵图*

-11.18 熵和能量退化**

-克劳修斯熵

-11.19 克拉伯龙方程**

-11.20 冰为什么是滑的**

-气-液-固相变

-本章作业

-第十一章课件

期末考试

-期末考试--期末考试Part1

-期末考试--期末考试Part2

-期末考试--期末考试Part3

3.1 冲量与动量定理笔记与讨论

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