质点角动量守恒的条件,物理学中的三大基本守恒定律

质点角动量守恒的条件

质点角动量守恒的条件,物理学中的三大基本守恒定律

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质点角动量守恒的条件是对一固定点o , 一个系统所受的合外力矩为零 , 则此质点的角动量矢量保持不变 。
对于质点 , 角动量定理可表述为质点对固定点的角动量对时间的微商 , 等于作用于该质点上的力对该点的力矩 。一般定理 , 不要什么条件 , 定律有一定的适用条件 。
质点系的角动量定理:质点系对任一固定点O的角动量对时间的微熵等于作用于该质点系的诸外力对O点的力矩的矢量和 。内力不能改变质点系的整体转动情况 。
物理学中的三大基本守恒定律能量守恒定律(条件:在一个封闭(孤立)系统的总能量保持不变)、动量守恒定律(条件:系统不受外力)、角动量守恒定律(条件:物体可作为质点) 。
一、能量守恒定律
能量守恒定律(energy conservation law)即热力学第一定律是指在一个封闭(孤立)系统的总能量保持不变 。其中总能量一般说来已不再只是动能与势能之和 , 而是静止能量(固有能量)、动能、势能三者的总量 。
能量守恒定律可以表述为:一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少 。总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和 。
二、动量守恒定律
一个系统不受外力或合外力为零 , 该系统的动量保持不变 。即Δp1=-Δp2
适用范围:
1、系统不受外力
2、系统受外力 , 但外力和为零
3、系统受外力 , 但内力远大于外力 , 如碰撞、爆炸
4、系统受外力且合外力不为零 , 但某一方向上合外力为零 , 则该方向上动量守恒
三、角动量守恒定律
对于质点 , 角动量定理可表述为:质点对固定点的角动量对时间的微商 , 等于作用于该质点上的力对该点的力矩 。
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1、重要意义
能量守恒定律 , 是自然界最普遍、最重要的基本定律之一 。从物理、化学到地质、生物 , 大到宇宙天体 。小到原子核内部 , 只要有能量转化 , 就一定服从能量守恒的规律 。从日常生活到科学研究、工程技术 , 这一规律都发挥着重要的作用 。
人类对各种能量 , 如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用 , 都是通过能量转化来实现的 。能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器 。
2、定律的三种表述
【质点角动量守恒的条件,物理学中的三大基本守恒定律】永动机不能造成 , 能量的转化和守恒定律及热力学第一定律 。这三种表述在文献中是这样叙述的:“热力学第一定律就是能量守恒定律 。”“根据能量守恒定律 , ……所谓永动机是一定造不成的 。反过来 , 由永动机的造不成也可导出能量守恒定律 。”
这里不难看出 , 三种表述是完全等价的 。但笔者认为 , 这种等价是现代人赋予它们的现代价值 , 若从历史发展的角度来考查就会发现 , 三种表述另有它连续性的一面 , 但还有差异性的一面 。
质点角动量和动量能否同时守恒只有一种情况:就是定质量的质点作匀速直线运动时 , 因速度大小和方向不变 , 动量守恒;动量对任一点之矩不变 , 即角动量守恒 。质点的动量守恒条件是:质点不受外力或质点所受合外力为零 , 质点角动量守恒条件是:质点所受外力对某固定点的力矩为零 , 或不受外力 , 质点动量与角动量可以同时守恒 , 例如不受外力的自由运动的质点 , 二者同时守恒 , 因为M=r×F所以要M=0则F=0或r∥F而由动量守恒可得到F=0故角动量和动量守恒可同时满足 。
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角动量在物理学中是与物体到原点的位移和动量相关的物理量 。
角动量在经典力学中表示为到原点的位移和动量的叉乘 , 通常写做L 。角动量是矢量 。
L=rtimesp(times表示乘 , 即L=r*p) 。
其中 , r表示质点到旋转中心(轴心)的距离(可以理解为半径) , L表示角动量 。p表示动量 。
在不受外力矩作用时 , 体系的角动量是守恒的 。
动能守恒的条件是什么?对于单个物体(质点)来说 , 其合力为零或者各力所做元功代数和为零 , 则其动能守恒 。
做功与否的判断问题:关键看功的两个必要因素 , 第一是力;第二是力的方向上的位移 。而所谓的“力的方向上的位移”可作如下理解:当位移平行于力 , 则位移就是力的方向上的位的位移 。
当位移垂直于力 , 则位移垂直于力 , 则位移就不是力的方向上的位移;当位移与力既不垂直又不平行于力 , 则可对位移进行正交分解 , 其平行于力的方向上的分位移仍被称为力的方向上的位移 。
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动能定理的表述:合外力做的功等于物体动能的变化 。(这里的合外力指物体受到的所有外力的合力 , 包括重力) 。
动能定理也可以表述为:外力对物体做的总功等于物体动能的变化 。实际应用时 , 后一种表述比较好操作 。不必求合力 , 特别是在全过程的各个阶段受力有变化的情况下 , 只要把各个力在各个阶段所做的功都按照代数和加起来 , 就可以得到总功 。①不管是否恒力做功 , 也不管是否做直线运动 , 该定理都成立;
②对变力做功 , 应用动能定理要更方便、更迅捷 。

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