《牛頓運(yùn)動定律》ppt課件

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1、第2章牛頓運(yùn)動定律上圖為安裝在紐約聯(lián)合國總部的傅科擺§2.1牛頓運(yùn)動三定律任何質(zhì)點(diǎn)都保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，直到其它物體作用的力迫使它改變這種狀態(tài)為止。第一定律引進(jìn)了二個重要概念慣性——質(zhì)點(diǎn)不受力時(shí)保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)的的性質(zhì),其大小用質(zhì)量量度。力——使質(zhì)點(diǎn)改變運(yùn)動狀態(tài)的原因質(zhì)點(diǎn)處于靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)時(shí)：(靜力學(xué)基本方程)一.牛頓第一定律??二.牛頓第二定律某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)動量對時(shí)間的變化率正比與該時(shí)刻作用在質(zhì)點(diǎn)上所有力的合力。取適當(dāng)?shù)膯挝唬筴=1，則有當(dāng)物體的質(zhì)量不隨時(shí)間變化時(shí)直角坐標(biāo)系

2、下為?討論(1)第二定律只適用于質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動情況自然坐標(biāo)下物體在運(yùn)動中質(zhì)量有所增減,如火箭、雨滴問題。高速（v>106m/s)運(yùn)動中,質(zhì)量與運(yùn)動速度相關(guān),如相對論效應(yīng)問題。(2)以下兩種情況下，質(zhì)量不能當(dāng)常量???三.牛頓第三定律第三定律揭示了力的兩個性質(zhì)成對性——物體之間的作用是相互的。同時(shí)性——相互作用之間是相互依存，同生同滅。當(dāng)物體A以力作用于物體B時(shí)，物體B也同時(shí)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。??討論第三定律是關(guān)于力的定律，它適用于接觸力。對于非接觸的兩個物體間

3、的相互作用力，由于其相互作用以有限速度傳播，存在延遲效應(yīng)?！?.2力學(xué)中常見的幾種力一.萬有引力質(zhì)量為m1、m2，相距為r的兩質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力大小為用矢量表示為說明(1)依據(jù)萬有引力定律定義的質(zhì)量叫引力質(zhì)量，常見的用天平稱量物體的質(zhì)量，實(shí)際上就是測引力質(zhì)量；依據(jù)牛頓第二定律定義的質(zhì)量叫慣性質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)表明：對同一物體來說，兩種質(zhì)量總是相等。如圖所示，一質(zhì)點(diǎn)m旁邊放一長度為L、質(zhì)量為M的桿，桿離質(zhì)點(diǎn)近端距離為l。解例該系統(tǒng)的萬有引力大小。求當(dāng)l>>L時(shí)(2)萬有引力定律只直接適用于兩質(zhì)點(diǎn)間的相互作用桿與

4、質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力大小為質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)量元間的萬有引力大小為(3)重力是地球?qū)ζ浔砻娓浇矬w萬有引力的分力為物體所處的地理緯度角設(shè)地球半經(jīng)為R，質(zhì)量為M，物體質(zhì)量為m，考慮地球自轉(zhuǎn)后物體重力為二.彈性力當(dāng)兩宏觀物體有接觸且發(fā)生微小形變時(shí)，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。?在形變不超過一定限度內(nèi)，彈簧的彈性力遵從胡克定律?繩子在受到拉伸時(shí)，其內(nèi)部也同樣出現(xiàn)彈性張力。?無形變，無彈性力設(shè)繩子MN兩端分別受到的拉力為和。MNP想象把繩子從任意點(diǎn)P切開，使繩子分成MP和NP兩段，其間的作用

5、力大小T叫做繩子在該點(diǎn)P的張力。如圖所示。設(shè)繩子以垂直加速度運(yùn)動，繩子質(zhì)量線密度為?，則其上任一小段?l滿足下列方程?l由方程看出：一般情況下，繩子上各處的張力大小是不相等的，但在繩子的質(zhì)量可以忽略不計(jì)時(shí)，繩子上各處的張力相等。?四.摩擦力當(dāng)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(yùn)動趨勢時(shí)，在接觸面之間會產(chǎn)生一對阻止上述運(yùn)動趨勢的力，稱為靜摩擦力。1.靜摩擦力說明靜摩擦力的大小隨引起相對運(yùn)動趨勢的外力而變化。最大靜摩擦力為fmax=μ0N2.滑動摩擦力兩物體相互接觸，并有相對滑動時(shí)，

6、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。(μ0為最大靜摩擦系數(shù)，N為正壓力)(μ為滑動摩擦系數(shù))§2.3牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用一.微分問題例解二.積分問題求物體受到的力已知一物體的質(zhì)量為m,運(yùn)動方程為已知運(yùn)動狀態(tài)，求質(zhì)點(diǎn)受到的合力已知質(zhì)點(diǎn)受到的合力，求運(yùn)動狀態(tài)。與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)相似，質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)問題大體可分為兩類問題。設(shè)一高速運(yùn)動的帶電粒子沿豎直方向以v0向上運(yùn)動，從時(shí)刻t=0開始粒子受到F=F0t水平力的作用，F(xiàn)0為常量，粒子質(zhì)量為m。水平方向有例解粒子的運(yùn)動軌跡。求運(yùn)動軌跡為豎直方向有設(shè)一物

7、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(biāo)原點(diǎn)，物體受萬有引力解可得：例它到達(dá)地面時(shí)的速度（不計(jì)空氣阻力和地球的自轉(zhuǎn)）。求例在豎直向上方向建坐標(biāo)，地面為原點(diǎn)（如圖）.設(shè)壓力為N解Oyly取整個繩為研究對象一柔軟繩長l，線密度r，一端著地開始自由下落.求下落到任意長度y時(shí)刻，給地面的壓力為多少？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。裝沙子后總質(zhì)量為M的車由靜止開始運(yùn)動，運(yùn)動過程中合外力始終為f，每

8、秒漏沙量為?。解取車和沙子為研究對象，地面參考系如圖，t=0時(shí)v=0例fx求車運(yùn)動的速度。即§2.4牛頓運(yùn)動定律的適用范圍一.慣性系甲乙m——牛頓定律適用——牛頓定律不適用有力地面參考系中的觀察者甲：運(yùn)動車廂參考系中的觀察者乙：有力和加速度即無加速度慣性系：牛頓運(yùn)動定律適用的參照系結(jié)論：牛頓第二定律不能同時(shí)適用于上述兩種參考系討論(2)相對于一慣性系作勻速直線運(yùn)動的參照系都是慣性系。(1)嚴(yán)格的慣性系是關(guān)于參照系的一種理想模型。大多數(shù)情況下，通常取地面參照系為慣性參照