§1-3相对运动常见力PPT课件

1、1 1- -3 3 相对运动相对运动 常见力常见力 运动是运动是绝对绝对的，运动的描述具有的，运动的描述具有相对性相对性。在不同。在不同参考系中研究同一物体的运动状态会完全不同参考系中研究同一物体的运动状态会完全不同。 例：火车在其轨道上运动，一小球在车例：火车在其轨道上运动，一小球在车厢内运动。以厢内运动。以火车火车及及静止的地面静止的地面为参考系为参考系来研究小球的运动情况。来研究小球的运动情况。相对运动要解决的就是：相对运动要解决的就是：研究研究同一质点的运动在不同同一质点的运动在不同参考系中的描述之间的关系规律。例如，质点在不同参考系中的描述之间的关系规律。例如，质点在不同参考系中的运

2、动方程、参考系中的运动方程、速度、加速度速度、加速度之间的关系之间的关系等等。1. 1. 伽利略坐标变换伽利略坐标变换运动的运动的绝对性绝对性与运动描与运动描述的述的相对性相对性,使得不同参使得不同参考系对同一个运动描述考系对同一个运动描述的结果不同。的结果不同。vo ox xy yz zKo o x x y y z z KKvo ox xy yz zKo o x x y y z z KR 设设t = 0 时刻两坐标原点重合时刻两坐标原点重合 , 任意时刻任意时刻t 有有Rvt ()PP或同一个质点同一个质点P 在两个在两个坐标系中对应的位置矢量：坐标系中对应的位置矢量：rxiy jzkrx

3、iy jz k rrR tt且且成立的条件成立的条件: :绝对时空观！绝对时空观！( , , )P x y z( ,)P x y zr rrrRrvt tt 绝对时空观绝对时空观伽利略伽利略坐标变换式坐标变换式在在K系系和和 系系的空间坐标、的空间坐标、时间坐标的对应时间坐标的对应关系为：关系为：xxvtyyzztt ()P PKxxvtyyzztt=+=2. 2. 速度变换速度变换将位矢合成公式将位矢合成公式对时间求一次导数对时间求一次导数+ rrvttt 考虑到考虑到伽利略速度变换伽利略速度变换pkpkk kvvv trtRtrddddddxxyyzzvvvvvvv xxyyzzvvvvv

4、vv 3. 3. 加速度变换加速度变换将伽利略将伽利略速度变换速度变换对时间求一次导数对时间求一次导数tt 考虑到考虑到伽利略伽利略加速度变换加速度变换xxyyzzaaaaaa pkpkk kaaa 这里等于零这里等于零pkpkk kvvv 例例1 1：某人骑摩托车向东前进，其速率为某人骑摩托车向东前进，其速率为10 m s-1时觉得时觉得有南风，当有南风，当其速率为其速率为15 m s-1时，又觉得有东南风，试时，又觉得有东南风，试求风的速度。求风的速度。 根据速度变换公式：根据速度变换公式：解：解：V人对地人对地V风对地=V风对人+ V人对地V风对人风对人V人对地人对地V风对人风对人V风对

5、地风对地V风对地风对地105522105 例例2 一货车在行驶过程中，遇到一货车在行驶过程中，遇到5 m/s竖直下落的大雨，竖直下落的大雨，车上紧靠挡板平放有长为车上紧靠挡板平放有长为l=1 m的木板。如果木板上的木板。如果木板上表面距挡板最高端的距离表面距挡板最高端的距离h=1 m，问货车以多大的速，问货车以多大的速度行驶，才能使木板不致淋雨？度行驶，才能使木板不致淋雨？ 车在前进的过程中，雨相对车在前进的过程中，雨相对于车向后下方运动，使雨不落在于车向后下方运动，使雨不落在木板上，挡板最上端处的雨应飘木板上，挡板最上端处的雨应飘落在木板的最左端的左方。落在木板的最左端的左方。45 地车车v

6、v雨地v m/s5解：解：例例3 一观察者一观察者A坐在平板车上，车以坐在平板车上，车以10 m/s的速率沿水的速率沿水平轨道前进。他以与车前进的反方向呈平轨道前进。他以与车前进的反方向呈60角向上斜抛角向上斜抛出一石块，此时站在地面上的观察者出一石块，此时站在地面上的观察者B看到石块沿铅垂看到石块沿铅垂向上运动。求石块上升的高度。向上运动。求石块上升的高度。解：按题意作矢量图按题意作矢量图）（1ooKKKsm.tantan317601060vvm3 .1522KgvHyx0vyxKKvK vKvKKKKvvv例例4 4：一人能在静水中以一人能在静水中以1.1ms1.1ms-1-1的速率划船前

7、进，的速率划船前进， 今欲横渡一宽度为今欲横渡一宽度为4000m4000m、水流速度为、水流速度为 0.55ms 0.55ms-1-1的大河。的大河。(1)若要达到河正对岸的一点，应如何确定划行方若要达到河正对岸的一点，应如何确定划行方 向？需要多少时间？向？需要多少时间？(2) 如希望用最短的时间过河，应如何确定划行方如希望用最短的时间过河，应如何确定划行方 向？船到达对岸的位置在何处？向？船到达对岸的位置在何处？4000m0.55ms-1AB解：解：（1 1）相对运动的问题，以）相对运动的问题，以船为船为研究对象，分研究对象，分 别选择别选择岸、水作为岸、水作为参考系参考系. . cosv

8、v水 岸船 水0.550.51.1arccos 0.5604000m0.55ms-1AB要求：船对岸的速度方向应垂直于河岸要求：船对岸的速度方向应垂直于河岸vvv船岸船水水岸vvv船岸船水水岸v船水sin60vv船岸船水1.13 / 20.95(/ )m s需要时间：需要时间：4000 / 0.95t 34.2 10 ( ) s70(min)4000m0.55ms-1AB1.1ms-160 v船水33.6 10 ( ) s4000 /1.161(min)4000m0.55ms-1AB 垂直于河岸的方向，垂直于河岸的方向，需要的时间最短。需要的时间最短。v船水v船水v船岸v水岸4000 /t v

9、船水(2) 如希望用最短的时间过河，应如何确定划行如希望用最短的时间过河，应如何确定划行方方 向？船到达对岸的位置在何处？向？船到达对岸的位置在何处？根据相对运动速度关系根据相对运动速度关系利用几何关系：利用几何关系：vBCABv水岸船水0.5540001.132.0 10 ( )m4000m0.55ms-1ABvvv船岸船水水岸v船水v船岸v水岸v船岸二、常见力二、常见力1. 重力（重力（gravity）重力是重力是地球表面地球表面物体所受地球引力的一个分量。物体所受地球引力的一个分量。)cos.(ggmgG20500301地理纬度角地理纬度角重力与重力加速度的方向都是竖直向下。重力与重力加

10、速度的方向都是竖直向下。 g0 是地球两极处的重力加速度。是地球两极处的重力加速度。引力引力重力重力2. 弹力（弹力（elastic force） 发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用。触的物体会产生力的作用。xkF* 弹簧的弹力：弹簧的弹力： * 绳子的张力，绳子的张力， 杆的张力或压力。杆的张力或压力。只有不受摩擦的轻绳上的张力才处处相等。只有不受摩擦的轻绳上的张力才处处相等。（k称为劲度系数）称为劲度系数）* 物体间的正压力（物体间的正压力（normal force）。）。TTFFTFTFFfFfTFTFTTFFTTFFF

11、aTFTF 当物体与接触面当物体与接触面存在相对滑动趋势时，物体所受到接触面对它的阻存在相对滑动趋势时，物体所受到接触面对它的阻力，其方向与相对滑动趋势方向相反。力，其方向与相对滑动趋势方向相反。注：静摩擦力的大小随外力的变化而变化。注：静摩擦力的大小随外力的变化而变化。最大静摩擦力：最大静摩擦力：NssFF（ s 为静摩擦因数）为静摩擦因数）NkkFF滑动摩擦力（滑动摩擦力（sliding friction force） 当物体相对于当物体相对于接触面滑动时，物体所受到接触面对它的阻力，其接触面滑动时，物体所受到接触面对它的阻力，其方向与滑动方向相反。方向与滑动方向相反。（ k 为滑动摩擦因数）为滑动摩擦因数）3. 摩擦力（摩擦力（friction force） 静摩擦力（静摩擦力（static friction force）对于给定的一对接触面对于给定的一对接触面 ，有，有1sk4. 万有引力（万有引力（universal gravitation）存在于任何存在于任何 两个物体间的相互吸引力。两个物体间的相互吸引力。牛顿万有引力定律：牛顿万有引力定律：其中其中m1和和m2为两个质点的质量，为两个质点的质量，r为两个质点的