-牛顿运动定律ppt课件

1、第一章第一章 质点力学质点力学1.2 1.2 牛顿运动定律牛顿运动定律 一一 掌握牛顿定律的根本内容及掌握牛顿定律的根本内容及 其适用条件其适用条件 二二 熟练掌握用隔离体法分析物熟练掌握用隔离体法分析物 体的受力情况，能用微积分体的受力情况，能用微积分 方法求解变力作用下的简单方法求解变力作用下的简单 质点动力学问题质点动力学问题出色的英国物理学家，经典出色的英国物理学家，经典物理学的奠基人他的不朽巨著物理学的奠基人他的不朽巨著 总结了前总结了前人和本人关于力学以及微积分学人和本人关于力学以及微积分学方面的研讨成果，其中含有三条方面的研讨成果，其中含有三条牛顿运动定律和万有引力定律牛顿运动定

2、律和万有引力定律, ,以及质量、动量、力和加速度等以及质量、动量、力和加速度等概念在光学方面，他阐明了色概念在光学方面，他阐明了色散的原因，发现了色差及牛顿环，散的原因，发现了色差及牛顿环，他还提出了光的微粒说他还提出了光的微粒说牛顿牛顿 Issac Newton 16431727任何物体都要坚持其静止或匀速直线运任何物体都要坚持其静止或匀速直线运动形状，直到外力迫使它改动运动形状为止动形状，直到外力迫使它改动运动形状为止.一牛顿第一定律一牛顿第一定律惯性和力的概念惯性和力的概念时，时， 恒矢量恒矢量v0F 如物体在一参考系中不受其它物体如物体在一参考系中不受其它物体作用，而坚持静止或匀速直线

3、运动，这作用，而坚持静止或匀速直线运动，这个参考系就称为惯性参考系个参考系就称为惯性参考系 物体的惯性物体的惯性 任何物体都有坚持其运动形状不变任何物体都有坚持其运动形状不变的性质的性质, 这一性质叫惯性这一性质叫惯性. 定义了力定义了力 力是物体运动形状发生变化的缘由力是物体运动形状发生变化的缘由. tmtpFd)(dddv二牛顿第二定律二牛顿第二定律 动量为动量为 的物体，在合外力的物体，在合外力 的作用下，其动量随时间的变化率该当等于的作用下，其动量随时间的变化率该当等于作用于物体的合外力作用于物体的合外力p)(iFF当当 时，时， 为常量，为常量，cvmamtmFddvvmp合外合外力

4、力ktmjtmitmFyxddddddzvvvxxmaF yymaF zzmaF kmajmaimaFyxz 即即amtmFddv注：注： 为为A处曲线的曲处曲线的曲率半径率半径22tddddtsmtmFv自然坐标系中自然坐标系中n2tntdd)(emetmaamamFvvmF2nvateneA(1) (1) 瞬时关系瞬时关系(2) (2) 牛顿定律只适用于质点牛顿定律只适用于质点留留意意321aaaa321FFFF(3) (3) 力的叠加原理力的叠加原理2211amFamF 两个物体之间作用力两个物体之间作用力 和反作用力和反作用力 ，沿同不断线，大小相等，方向相反，分别作沿同不断线，大小相

5、等，方向相反，分别作用在两个物体上用在两个物体上FFFF物体间相互作用规律物体间相互作用规律三三 牛顿第三定律牛顿第三定律FFmmTFTFPP地球地球例例 分析物体间的相互作用力分析物体间的相互作用力作用力与反作用力特点：作用力与反作用力特点： (1) (1)大小相等、方向相反，分别作用大小相等、方向相反，分别作用在不同物体上，同时存在、同时消逝，在不同物体上，同时存在、同时消逝，它们不能相互抵消它们不能相互抵消 (2)是同一性质的力是同一性质的力留意留意 物体间的万有引力：物体间的万有引力：r221ermmGF-2211kgmN1067. 6G万有引力常数：万有引力常数：一一 万有引力万有引

6、力 万有引力定律适用于两个质点万有引力定律适用于两个质点. 1m2mrerF 重力重力: 地球对地面附近物体的万有引力地球对地面附近物体的万有引力.gmP22E2Esm82. 9RGmrGmg 常见作用力常见作用力二二 弹性力弹性力: :压力、支持力、张力、弹簧弹性力等压力、支持力、张力、弹簧弹性力等kxF 在弹性限制内弹性力服从胡克定律在弹性限制内弹性力服从胡克定律 物体在受力形变时物体在受力形变时,有恢复原状的趋势有恢复原状的趋势, 这种抵抗外这种抵抗外力力, 力图恢复原状的力就是弹性力力图恢复原状的力就是弹性力.0)()(TTlFllF绳静止时绳静止时假设线密度假设线密度 绳各处张力相等

7、绳各处张力相等.0, 0TFl)(TlF)(TllFal)(TlF)(TllFTFPTFFFlalFllFF)()(TTT绳加速时绳加速时NfFF 滑动摩擦力滑动摩擦力 静摩擦力静摩擦力f0mf00FF三三 摩擦力摩擦力 当相互接触的物体作相对运动或有相对运动的趋势当相互接触的物体作相对运动或有相对运动的趋势时时, 它们中间所产生的妨碍相对运动的力称为摩擦力它们中间所产生的妨碍相对运动的力称为摩擦力. 干摩擦干摩擦: 固体外表之间的摩擦固体外表之间的摩擦. 滑动摩擦、静摩滑动摩擦、静摩擦、滚动摩擦擦、滚动摩擦 湿摩擦湿摩擦: 液体内部或液体和固体外表的摩擦液体内部或液体和固体外表的摩擦.N0f

8、0mFF最大静摩擦最大静摩擦0普通情况普通情况 滑动摩擦系数滑动摩擦系数静摩擦系数静摩擦系数接触面间正压力接触面间正压力摩擦在实践中的意义摩擦在实践中的意义 害处害处: 耗费大量有用的能量耗费大量有用的能量, 使机器运转部分发热等使机器运转部分发热等. 减少摩擦的主要方法减少摩擦的主要方法: 化滑动摩擦为滚动摩擦化滑动摩擦为滚动摩擦, 化干摩擦为湿摩擦化干摩擦为湿摩擦. 摩擦的必要性摩擦的必要性: 人行走人行走, 车辆启动与制动车辆启动与制动, 机器转动皮带轮机器转动皮带轮, 弦乐器演奏等弦乐器演奏等. 失重形状下悬浮在飞船舱内的宇航员失重形状下悬浮在飞船舱内的宇航员, 因几乎受因几乎受不到摩

9、擦力将遇到许多问题不到摩擦力将遇到许多问题. 假设他去拧紧螺丝钉假设他去拧紧螺丝钉, 本人会向相反的方向旋转本人会向相反的方向旋转, 所以必需先将本人固定才所以必需先将本人固定才行行. 讨论：胖人和瘦人拔河讨论：胖人和瘦人拔河,两人彼此之间施与的力两人彼此之间施与的力是一对作用力和反作用力绳子质量可略，大小是一对作用力和反作用力绳子质量可略，大小相等，方向相反，那么他们的胜负与什么有关？相等，方向相反，那么他们的胜负与什么有关？50kg胜负的关键在于脚下的摩擦力胜负的关键在于脚下的摩擦力. 四种根本相互作用四种根本相互作用 以距源以距源 处强相互作用的力强度处强相互作用的力强度为为 1m101

10、5力的种类力的种类 相互作用的粒子相互作用的粒子 力的强度力的强度力程力程万有引力万有引力一切质点一切质点无限远无限远3810弱力弱力大多数粒子大多数粒子小于小于m10171310电磁力电磁力电荷电荷无限远无限远210强力强力核子、介子等核子、介子等m10151温伯格温伯格萨拉姆萨拉姆格拉肖格拉肖弱相互作用弱相互作用电磁相互作用电磁相互作用电弱相互电弱相互作用实际作用实际三人于三人于19791979年荣获诺贝尔物理学奖年荣获诺贝尔物理学奖 . . 鲁比亚鲁比亚, , 范德米尔实验证明电弱相互作用，范德米尔实验证明电弱相互作用，19841984年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖 . .电弱相互作用电弱相互

11、作用强相互作用强相互作用万有引力作用万有引力作用“大一致尚待实现大一致尚待实现 牛顿定律的运用牛顿定律的运用一解题步骤一解题步骤 知力求运动方程知力求运动方程 知运动方程求力知运动方程求力二两类常见问题二两类常见问题FarraF 隔离物体隔离物体 受力分析受力分析 建立坐标建立坐标 列方程列方程 解方程解方程 结果讨论结果讨论 (1) (1) 如下图滑轮和绳子的质如下图滑轮和绳子的质量均不计，滑轮与绳间的摩擦力量均不计，滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不以及滑轮与轴间的摩擦力均不计且计且 求重物释放后，求重物释放后，物体的加速度和绳的张力物体的加速度和绳的张力21mm 例例1.131

12、.13阿特伍德机阿特伍德机1m2mamFgm1T1amFgm2T2gmmmmF2121T2解解(1) (1) 以地面为参考系以地面为参考系画受力图、选取坐标如右图画受力图、选取坐标如右图1m2mgmmmma21211PTFFT2Payoayo例例1.14 1.14 一质点由静止自高空下落，设重力加速度一直一质点由静止自高空下落，设重力加速度一直坚持一常量，质点所受空气阻力与其速率成正比，比例坚持一常量，质点所受空气阻力与其速率成正比，比例系数为系数为k k求质点恣意时辰的速度求质点恣意时辰的速度解：以开场下落处为坐标原点且竖直向下为解：以开场下落处为坐标原点且竖直向下为y y 轴正向，轴正向，

13、列方程列方程分别变量分别变量两边积分两边积分例：一质量例：一质量15g15g的子弹，以的子弹，以200200米米/ /秒的速度射秒的速度射入一固定的木板内，阻力与射入木板的深度成入一固定的木板内，阻力与射入木板的深度成正比，即正比，即 ，且，且 求子弹射入木板的深度求子弹射入木板的深度xf 55.0 10/N mOXlmxf0v解：建立坐标系如下图解：建立坐标系如下图dtdvmFx dv dxdx dxtmxmdvvd000vlmvdvxdx2022121mvl 2omvl 523100 . 52001015m21046. 3问绳和铅直方向所成的角度问绳和铅直方向所成的角度 为多少？空气阻力为多少？空气阻力不计不计例例 如图如图, ,摆长为摆长为 的的圆锥摆，细绳一端固定圆锥摆，细绳一端固定在天花板上，另一端悬在天花板上，另一端悬挂质量为挂质量为 的小球，小的小球