西安交通大學大學物理課件.ppt

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第2章 牛頓運動定律,,本章內(nèi)容：,2. 1 牛頓運動三定律,2. 2 力學中常見的幾種力,2. 3 牛頓運動定律的應用,,2. 4 牛頓運動定律的適用范圍,,2.1 牛頓運動三定律,任何物體都保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài)，直到其他物體對它作用的力迫使它改變這種狀態(tài)為止。,2.1.1 牛頓第一定律,三個重要概念,慣 性 ——,質(zhì)點不受力時保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的的性質(zhì),其大小用質(zhì)量量度。,力 ——,使質(zhì)點改變運動狀態(tài)的原因。,慣性系 —— 牛頓運動定律適用的參考系。,質(zhì)點處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)(質(zhì)點處于平衡狀態(tài)),,某時刻質(zhì)點動量對時間的變化率等于該時刻作用在質(zhì)點上所有力的合力。,2.1.2 牛頓第二定律,質(zhì)量不隨時間變化時,牛頓第二定律的分量形式,,,2.1.3 牛頓第三定律,當物體 A 以力,作用于物體 B 時，物體 B 也同時以力,作用于物體 A 上，,和,總是大小相等，方向相反，,且在同一直線上。,討論,第一定律 —“力”的概念,注意三個重要概念：,慣性、力、慣性參照系,第二定律 — 力的度量(定量描述),注意力的 瞬時性、矢量性和對應性,第三定律 — 力的特性,注意力的 成對性、一致性和同時性,2.2 力學中常見的幾種力,2.2.1 萬有引力,萬有引力公式只適用于兩質(zhì)點,,,,,重力：,慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量,討論：,為物體所處的地理緯度角,如圖所示，一質(zhì)點m 旁邊放一長度為L 、質(zhì)量為M 的桿，桿離質(zhì)點近端距離為l,,,解,例,該系統(tǒng)的萬有引力。,,,,求,,,,,當 l L 時,,,,討論,質(zhì)點與質(zhì)量元間的萬有引力大小為,桿與質(zhì)點間的萬有引力大小為,,,2.2.2 彈性力,當兩宏觀物體有接觸且發(fā)生微小形變時，形變的物體對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫彈性力 。,例,,,,,,,,,,F1,F2,,,T1,T2,張力,討論：,大小,方向,,,2.2.3 摩擦力,當兩相互接觸的物體彼此之間保持相對靜止，且沿接觸面有相對運動趨勢時，在接觸面之間會產(chǎn)生一對阻止上述運動趨勢的力，稱為靜摩擦力。,1. 靜摩擦力,2. 滑動摩擦力,兩物體相互接觸，并有相對滑動時，在兩物體接觸處出現(xiàn)的相互作用的摩擦力，稱為滑動摩擦力。,( 為滑動摩擦系數(shù)),討論：,大小,方向,已知一物體的運動方程，求 。,2.3 牛頓運動定律的應用,1. 微分問題,（牛頓運動定律+運動學）,例,求,已知一物體的質(zhì)量為 m , 運動方程為,解,2. 積分問題,設一物體在離地面上空高度等于地球半徑處由靜止落下。,在地面附近有,以地心為坐標原點，物體受萬有引力,解,可得,例,它到達地面時的速度（不計空氣阻力和地球的自轉(zhuǎn)）。,求,,,r,,以初速度v0 豎直向上拋出一質(zhì)量為m 的小球，小球除受重力外，還受一個大小為αmv2 的粘滯阻力。,解,例,求,小球上升的最大高度。,,,,,,,,,,,,即,2.4 牛頓運動定律的適用范圍,2.4.1 慣性系,,,,,,甲,乙,a,F,m,,,牛頓定律在該參照系中不適用——非慣性系,有力,觀察者甲：,觀察者乙：,有力,和加速度,即,但沒有加速度,,,,,l0,牛頓定律在該參照系中適用——慣性系,,,結(jié)論,(1) 凡是牛頓運動定律成立的參考系稱為慣性系。,(3) 相對于一慣性系作勻速直線運動的參照系都是慣性系。,(2) 判斷某參考系是否是慣性系的依據(jù)是實驗。,—— 實驗表明：在地面上，牛頓運動定律是相當精確的定律，因此通常取地面參照系為慣性參照系。,2.4.2 牛頓運動定律的適用范圍,低速 宏觀,,,以地面參考系,例,一光滑斜面固定在升降機的底板上，如圖所示，當升降機以勻加速度 a 0 上升時，質(zhì)量為m 的物體從斜面頂端開始下滑.,y,x,mg,,,,,,,,,,,,x 方向,y 方向,,物體對斜面的壓力和物體相對斜面的加速度。,求,解,,再見,