牛顿运动定律学习 (3).ppt

牛顿简介 英国物理学家 经典物理学的奠基人 他对力学 光学 热学 天文学和数学等学科都有重大发现 其代表作 自然哲学的数学原理 是力学的经典著作 牛顿是近代自然科学奠基时期具有集前人之大成的贡献的伟大科学家 牛顿IssacNewton 1643 1727 1 牛顿定律 Oh yeah Soeasy No 1 物体保持惯性 直到外力作用 No 2 外力等于质量乘加速度 No 3 力总是成对出现的 任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态 直到外力迫使它改变运动状态为止 No 1牛顿第一定律 2 定义了惯性参考系 静止或运动相对谁 宇宙只有一个物体如何 1 定义了物体的惯性和力 保持运动状态和改变运动状态 一个参考系是不是惯性系要靠实验来判定 No 2牛顿第二定律 动量为的物体 在合外力的作用下 其动量随时间的变化率应当等于作用于物体的合外力 牛顿第二定律的数学表达式 两个物体之间作用力和反作用力 沿同一直线 大小相等 方向相反 分别作用在两个物体上 No 3牛顿第三定律 1 作用力 反作用力互为对方存在的条件 同时产生 同时消失 2 作用力 反作用力分别作用在相互作用的两个物体上 因此不能互相抵消 3 作用力 反作用力属同种性质的力 2 2物理量的单位和量纲 2 3几种常见的力 力学的基本单位 我国实行以国际单位制 SI 为基础的法定单位制 万有引力 重力 弹性力 压力 支持力 张力 弹簧弹性力等 摩擦力 以上两节内容自学 2惯性参考系 地面参考系 小球保持匀速运动 车厢参考系 定义 适用牛顿运动定律的参考系叫做惯性参考系 反之 叫做非惯性参考系 在研究地面上物体的运动时 地球可近似地看成是惯性参考系 小球加速度为 车厢由匀速变为加速运动 3力学相对性原理 2 对于不同惯性系 牛顿力学的规律都具有相同的形式 与惯性系的运动无关 1 凡相对于惯性系作匀速直线运动的一切参考系都是惯性系 为常量 1 确定研究对象 几个物体连在一起需作隔离体 把内力视为外力 2 受力分析 分析时按照 重力 弹力 摩擦力的顺序画受力图 3 分析研究对象的运动过程 确定加速度a 4 建立坐标系 列方程求解 5 先用文字符号求解 后带入数据计算结果 解题的基本思路 4 应用举例 1 如图所示滑轮和绳子的质量均不计 滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不计 且 求重物释放后 物体的加速度和绳的张力 解以地面为惯性系 画受力图 选取坐标如图 例1阿特伍德机 2 若将此装置置于电梯顶部 当电梯以加速度相对地面向上运动时 求两物体相对电梯的加速度和绳的张力 解以地面为惯性系 设两物体相对于地面的加速度分别为 且相对电梯的加速度为 解1 确定木块为研究对象 在地面上建立坐标系 要想使m相对M静止 m在水平方向与M的加速度相同 联立求解 例2 质量为m的木块放在质量为M倾角为 的光滑斜劈上 斜劈与地面的摩擦不计 若使m相对斜面静止 需在斜劈上施加多大的水平外力 木块对斜劈的压力为多少 则外力 由牛顿第三定律 m对M的压力与N大小相等方向相反 数值为 解2 沿斜面建立坐标系 坐标系建立得好坏 对解题难易程度有直接影响 但对结果无影响 m 此种方法更简单 解设雨滴质量为m取坐标如图 例3雨滴下落时受空气阻力 若阻力与其速度大小成正比 求雨滴的速度并讨论其最终速度 做积分 积分得 例4如图所示 圆锥摆 长为的细绳一端固定在天花板上 另一端悬挂质量为的小球 小球经推动后 在水平面内绕通过圆心的铅直轴作角速度为的匀速率圆周运动 问绳和铅直方向所成的角度为多少 空气阻力不计 解 越大 也越大 利用此原理 可制成蒸汽机的调速器 如图所示 解 例5如图长为的轻绳 一端系质量为的小球 另一端系于定点 时小球位于最低位置 并具有水平速度 求小球在任意位置的速率及绳的张力 积分 由 有 例6 质量为m的物体 在F F0 kt的外力作用下沿x轴运动 已知t 0时 x0 0 v0 0 求 物体在任意时刻的加速度a 速度v和位移x 解