北华大学《力学》课件2第二章

1、1第二章第二章 惯性系下质点运动学惯性系下质点运动学本章历史性简介与内容提要本章历史性简介与内容提要 一、一、牛顿的力学定律牛顿的力学定律 二、二、力的分类以及力学中常见的力力的分类以及力学中常见的力 三、三、量纲量纲 本章知识单元与知识点小结本章知识单元与知识点小结北华大学物理学院北华大学物理学院力学力学电子教案电子教案2本章目标：本章目标：惯性系下动力学方程惯性系下动力学方程1.1. 可追溯到公元前可追溯到公元前380380多年前的亚里士多德理论（错误），多年前的亚里士多德理论（错误），2.2. 1717世纪牛顿理论取代亚里士多德理论世纪牛顿理论取代亚里士多德理论3.3. 2020世纪初，

2、相对论与量子力学诞生，牛顿理论也只是近似。世纪初，相对论与量子力学诞生，牛顿理论也只是近似。历史留下我们思考的问题：历史留下我们思考的问题：任何理论都有前提！任何理论都有前提！本章依据牛顿的思想总结惯性系下质点动力学规律！本章依据牛顿的思想总结惯性系下质点动力学规律！本章历史性简介与内容提要本章历史性简介与内容提要返回上级目录返回上级目录力学力学电子教案电子教案3牛顿力学定律牛顿力学定律第一定律第一定律第二定律第二定律万有引力定律万有引力定律一、牛顿的力学定律一、牛顿的力学定律返回上级目录返回上级目录力学力学电子教案电子教案第三定律第三定律41.1. 牛顿第一定律中物体不受外力保持匀速直线运动

3、状态不变的属牛顿第一定律中物体不受外力保持匀速直线运动状态不变的属 性性是由实验总结的推论（伽利略的斜面思想实验）。是由实验总结的推论（伽利略的斜面思想实验）。2. 2. 第一定律确立了惯性参考系。牛顿第一定律要相对一个特定的参第一定律确立了惯性参考系。牛顿第一定律要相对一个特定的参 考系才成立，这个参考系称为惯性参考系。考系才成立，这个参考系称为惯性参考系。3. 3. 绝对的惯性系是不存在的。绝对的惯性系是不存在的。返回上级目录返回上级目录力学力学电子教案电子教案5力学力学电子教案电子教案6力学力学电子教案电子教案7力学力学电子教案电子教案8力学力学电子教案电子教案9返回上级目录返回上级目录

4、力学力学电子教案电子教案10相互作用力动画演示相互作用力动画演示返回上级目录返回上级目录力学力学电子教案电子教案11开普勒三定律开普勒三定律第一定律（轨道定律）：第一定律（轨道定律）：太阳系所有行星沿椭圆轨道绕太太阳系所有行星沿椭圆轨道绕太阳运行，太阳位于这些椭圆轨道的一个焦点上。阳运行，太阳位于这些椭圆轨道的一个焦点上。第二定律（面积定律）：第二定律（面积定律）：任何星体，它的矢径在相等时间任何星体，它的矢径在相等时间内扫过同样面积。内扫过同样面积。第三定律（周期定律）：第三定律（周期定律）：行星绕太阳运行周期的平方与其行星绕太阳运行周期的平方与其轨道长半轴的立方成正比。轨道长半轴的立方成正

5、比。图2.2.1-1图2.2.1-2图2.2.1-3什么样了力使行星如此运动？什么样了力使行星如此运动？返回上级目录返回上级目录12牛顿从数学的角度推测：牛顿从数学的角度推测：行星做椭圆轨道运动应该源于受行星做椭圆轨道运动应该源于受与距离平方成反比力的作用。与距离平方成反比力的作用。 13推广：推广：卫星与行星间也应有同种形式的相互作用力卫星与行星间也应有同种形式的相互作用力 再推广：再推广：地球对苹果的引力与地球对月球的引力就是同种地球对苹果的引力与地球对月球的引力就是同种性质的力，差别仅是月球在引力作用下做圆周运动，而苹性质的力，差别仅是月球在引力作用下做圆周运动，而苹果则自然下落。果则自

6、然下落。试证实如下：试证实如下：14万有引力定律应用万有引力定律应用122mmFGr秒公里/9 . 71v秒公里/2 .112v秒公里/4 .163v第一宇宙速度：第一宇宙速度：第二宇宙速度：第二宇宙速度：第三宇宙速度：第三宇宙速度：应用：应用： 初始条件初始条件+万有引力定律万有引力定律 星体的运动轨道星体的运动轨道万有引力定律万有引力定律返回飞行中喷射物质：飞行中喷射物质：动量守恒，变轨动量守恒，变轨卫星的运动轨道卫星的运动轨道15二、力的分类以及力学中常见的二、力的分类以及力学中常见的力力强相互作用力：强相互作用力：核子之间存在强相互作用，是短程核子之间存在强相互作用，是短程力，核子间的

7、距离太大时，强力很快下降消失。力，核子间的距离太大时，强力很快下降消失。 电磁力：电磁力：两个带电粒子或物体之间的相互作用，满两个带电粒子或物体之间的相互作用，满足库仑定律。该相互作用使原子、分子聚集成实物，足库仑定律。该相互作用使原子、分子聚集成实物，在力学中常见的拉力、压力、扭力等弹力以及摩擦在力学中常见的拉力、压力、扭力等弹力以及摩擦力，归根结底是电磁力。力，归根结底是电磁力。弱相互作用力：弱相互作用力：在基本粒子之间还存在另一种短程在基本粒子之间还存在另一种短程相互作用，它的作用距离比强力更短，仅在粒子间相互作用，它的作用距离比强力更短，仅在粒子间的某些反应（如的某些反应（如衰变）中起

8、重要作用。衰变）中起重要作用。万有引力：万有引力：存在于任何有质量的物体之间的相互吸存在于任何有质量的物体之间的相互吸引力，是最微弱的，但它是长程力，在宇宙的形成引力，是最微弱的，但它是长程力，在宇宙的形成和天体的系统中起着决定性的作用和天体的系统中起着决定性的作用。力的分类力的分类力学力学电子教案电子教案16力学力学电子教案电子教案17力学中常见的力学中常见的力力力的分类力的分类强相互作用力强相互作用力电磁力作用电磁力作用弱相互作用力弱相互作用力万有引力万有引力万有引力（重力）万有引力（重力）弹性弹性力力摩擦摩擦力力弹性力弹性力法向力法向力张力张力返回上级目录返回上级目录力学力学电子教案电子教案18势能曲线动画演示势能曲线动画演示力学力学电子教案电子教案19力学力学电子教案电子教案20力学力学电子教案电子教案21返回上级目录返回上级目录力学力学电子教案电子教案22力学力学电子教案电子教案23滑动摩擦系数曲线动画演示滑动摩擦系数曲线动画演示力学力学电子教案电子教案24力学力学电子教案电子教案25力学力学电子教案电子教案26返回上级目录返回上级目录力学力学电子教案电子教案27悬丝实验的动画悬丝实验的动画演示演示物体间相互作用力的距离和质量动画演示物体间相互作用力的距离和质量动画演示返回上级目录返回上级目录