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1、“神州”5號發(fā)射升空第2章質(zhì)點動力學2.1牛頓運動定律1.慣性參照系用任何方法都不能確定有加速度的參照系叫慣性參照系，簡稱慣性系。2.1.1牛頓第一運動定律在講述牛頓運動定律之前，必須先定義慣性參照系，否則會出現(xiàn)邏輯問題。地球顯然不是慣性系，它有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，這都有向心加速度存在。地球赤道表面上各點對地軸的向心加速度約為。選太陽為坐標原點，選指向其它恒星的方向為坐標軸，這樣的參照系叫恒星參照系。太陽對銀河中心的向心加速度約為，因此它也不是慣性系，但這已經(jīng)是近似程度非常高的慣性系了。如果選銀河系中心為坐標原點，選指向河外星系的方向為坐標軸，
2、我們目前還無法確定這樣的參照系是否有加速度。任何物體都保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，直到其它物體作用的力迫使它改變這種狀態(tài)為止。2.牛頓第一運動定律1687年，牛頓（英，1642～1727）在他的傳世巨著《自然哲學的數(shù)學原理》（以后簡稱《原理》）中，明確提出了三個運動定律以及萬有引力定律。牛頓第一運動定律表述如下：3.慣性物體有保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)，或者說有保持速度不變的性質(zhì)，這叫物體的慣性。慣性是牛頓第一運動定律指出的第一個重要概念。必須注意：慣性只是物體在慣性系中才具有的性質(zhì)。我們暫且將地面當作慣性系，另有相對地面作直線運
3、動的火車。開始時火車靜止于地面。火車上有一光滑的桌面，桌面上放一小球，如圖所示。甲乙甲、乙兩個觀察者開始都看到小球靜止，他們都說這是物體的慣性所致?，F(xiàn)在讓火車開始加速前進。甲觀察者仍看到小球相對地面靜止，而乙觀察者則看到小球加速向他滑過來。甲仍然可以用物體的慣性來解釋這種情況，乙卻發(fā)現(xiàn)小球沒有了慣性。原因何在？因為現(xiàn)在火車參照系已經(jīng)不是慣性系了，它有加速度了。4.力在慣性系中，是什么使物體的慣性遭到了破壞？在慣性系中，使物體速度發(fā)生變化的原因被稱作力。在慣性系中，物體保持速度不變的屬性被稱作慣性。第一定律只是定性地定義了力。從牛頓第一運
4、動定律我們只能判斷有沒有力出現(xiàn)，而不能確定力的數(shù)值。牛頓當年在《原理》中提出第二定律的時候，只是說力與物體動量的增量成正比。2.1.2牛頓第二運動定律1.牛頓第二運動定律某時刻質(zhì)點速度對時間的變化率,正比于該時刻作用在質(zhì)點上的合力。1750年，歐拉（瑞士，1707～1783）提出了今天仍在使用的關于牛頓第二運動定律的下面表述：這一表述的數(shù)學形式為：2.慣性質(zhì)量實驗表明，在低速情況下，用同樣大小的力作用于不同的物體，各物體所獲得的加速度不一定是相同的。獲得加速度小的物體其速度不容易變化，我們說它慣性大；反之我們說它慣性小。我們現(xiàn)在雖然還不
5、能定量的定義力，但我們可以認定兩個不同力的倍數(shù)關系（例如，可根據(jù)彈簧的伸長量來判斷）。用這種方法我們發(fā)現(xiàn)了物體所受的合力總是與其獲得的加速度成正比。我們將比例系數(shù)稱作物體的慣性質(zhì)量：慣性質(zhì)量是物體慣性的量度。1889年，第1屆國際計量大會上，將一個直徑和高均為39毫米的銥鉑合金（其中90％鉑，10％銥）圓柱體作為國際質(zhì)量標準，稱作國際千克原器。1901年，正式將這個千克原器的質(zhì)量定義為1千克。4.定量的力有了慣性質(zhì)量的數(shù)值標準之后，由力與加速度成正比的關系，通過測量加速度就可以給出定量的力了。物體A與B之間的作用力和是相互的，它們總是大
6、小相等、方向相反，且在同一直線上。2.1.3牛頓第三運動定律1.牛頓第三運動定律第三定律的數(shù)學形式為：第三定律是牛頓的獨有發(fā)現(xiàn)。而第一、第二定律在伽利略時代就已有雛形。（1）對稱性。牛頓第三運動定律揭示了低速運動情況下力的兩個重要性質(zhì)：2.力的性質(zhì)物體之間的作用力總是成對出現(xiàn)；相互作用力滿足鏡像對稱性；作用力與反作用力總是屬同種類型。（2）同時性。作用力與反作用力總是同生同滅的。2.1.4*國際單位制量綱1.單位制我們早已了解，對一個物理量往往有一些不同的單位。例如質(zhì)量，它就有千克（kg）、克（g）、毫克（mg）等一些不同的單位。為了使
7、用上的方便和統(tǒng)一，我們往往直接定義幾個物理量，并將這些直接定義的物理量稱為基本量。在力學中，國際上通用的作法是直接定義長度、時間、質(zhì)量三個物理量作為基本量，對這些基本量所規(guī)定的單位稱基本量的基本單位選定之后，其它物理量的單位就都跟著確定了，我們將這種情況稱之為：一組基本單位決定了一種單位制。為基本單位。而其它的物理量則可以通過相應的物理公式用以上三個基本量來表示，因此把其余的物理量稱為導出量，相應的單位稱為導出單位。目前國際上通用的單位制叫作國際單位制（SI），國際單位制中一共規(guī)定了有7個基本單位。其中長度單位叫米，質(zhì)量單位叫千克，時間
8、單位叫秒。在力學中，國際單位制又稱為米?千克?秒制（MKS）。2.量綱用L代表長度，用M代表質(zhì)量，用T代表時間，那么其它物理量就可以用L、M、T的組合來表示。這種表示只是給出每個導出量和基本量之間的構(gòu)成關系
